अध्ययन के अनुसार, लिटिल रेड डॉट्स विकसित होकर सामान्य आकाशगंगाएँ बन सकते हैं

घटती आबादी शायद अपना रूप बदल रही है

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप से खोजी गई 98 सघन वस्तुओं के अध्ययन से संकेत मिलता है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड के रहस्यमय लिटिल रेड डॉट्स इसलिए दुर्लभ हो गए, क्योंकि उनके मेजबान सामान्य आकाशगंगाओं के गुणों की ओर विकसित हुए। इसका सबसे मजबूत सबूत उनके आसपास के माहौल से मिलता है: शुरुआती समय में ये वस्तुएँ अपेक्षाकृत कम घने क्षेत्रों में थीं, लेकिन ब्रह्मांड की आयु बढ़ने के साथ वे अन्य आकाशगंगाओं जैसे परिवेश में दिखाई देने लगीं।

अध्ययन में उनके डार्क मैटर हेलो के द्रव्यमान में तेज वृद्धि भी दर्ज की गई है। ये अदृश्य संरचनाएँ आकाशगंगाओं को बांधे रखने में मदद करती हैं। शोधपत्र के अनुसार, रेडशिफ्ट 7.5 पर हेलो का विशिष्ट द्रव्यमान अधिकतम लगभग 12.6 अरब सौर द्रव्यमान था, जो रेडशिफ्ट 3.5 पर बढ़कर लगभग 200 अरब सौर द्रव्यमान हो गया। ये आंकड़े अपेक्षाकृत छोटे हेलो से अधिक सामान्य आकाशगंगाओं से जुड़े द्रव्यमानों की ओर बदलाव का संकेत देते हैं।

इस शोध का नेतृत्व हुआझोंग यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के स्कूल ऑफ फिजिक्स के एसोसिएट प्रोफेसर हुआनियान झांग और प्रोफेसर छिंगवेन वू ने किया। उनके साथ पेकिंग यूनिवर्सिटी, चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज के इंस्टीट्यूट ऑफ हाई एनर्जी फिजिक्स और अन्य संस्थानों के सहयोगी शामिल थे। डॉक्टरेट छात्र छेनशुआन झांग को शोधपत्र का प्रथम लेखक बताया गया है। प्रकाशन संबंधी विवरण के अनुसार, यह शोध बीजिंग समय के मुताबिक 8 अक्टूबर 2026 को नेचर एस्ट्रोनॉमी में ऑनलाइन प्रकाशित हुआ।

लेखकों का लिटिल रेड डॉट्स पर अध्ययन आकाशगंगाओं या ब्लैक होल के सचमुच गायब हो जाने के बजाय, विकासवादी व्याख्या का समर्थन करता है। इसका निष्कर्ष किसी पूरी व्याख्या से सीमित है: परिवेश संबंधी सबूत आकाशगंगा विकास के एक संक्षिप्त चरण से मेल खाते हैं, जबकि उस चरण को जन्म देने और समाप्त करने वाली भौतिक प्रक्रियाएँ अब भी अनिश्चित हैं।

इन वस्तुओं को असामान्य क्या बनाता है?

लिटिल रेड डॉट्स के आकार असामान्य रूप से सघन हैं और उनके रंग विशिष्ट हैं। उनकी दिखाई देने वाली संरचनाएँ कुछ सौ पारसेक तक ही फैली हो सकती हैं। एक पारसेक लगभग 3.26 प्रकाश-वर्ष के बराबर होता है। इनमें से कई वेब की नियर इन्फ्रारेड कैमरा से ली गई छवियों में अलग से पहचानी नहीं जा सकतीं, यानी दूरबीन उनकी आंतरिक संरचना को स्पष्ट नहीं कर पाती।

उनके स्पेक्ट्रम में पराबैंगनी और प्रकाशीय तरंगदैर्ध्य पर एक विशिष्ट V आकार दिखता है, जब इन्हें इस तरह आलेखित किया जाता है कि वे तरंगदैर्ध्य वस्तु पर जैसे दिखाई देते हैं, वैसा ही रूप लें। उनकी पराबैंगनी ढलान नीली और प्रकाशीय ढलान तेजी से लाल होती है। यह बदलाव बाल्मर सीमा के पास आता है, जो हाइड्रोजन द्वारा प्रकाश के अवशोषण से जुड़ी सीमा है। सिर्फ लाल रंग नहीं, बल्कि इन गुणों का मेल खगोलविदों को इस आबादी की पहचान करने में मदद करता है।

कई वस्तुओं में हाइड्रोजन की चौड़ी उत्सर्जन रेखाएँ भी दिखती हैं, जिनकी चौड़ाई लगभग 1,000 किलोमीटर प्रति सेकंड से अधिक होती है। यदि ये चौड़ाइयाँ केंद्रीय ब्लैक होल के गुरुत्वाकर्षण में चलती गैस को दर्शाती हैं, तो उनसे ब्लैक होल का द्रव्यमान लगभग 10 लाख से 10 करोड़ सौर द्रव्यमान होने का संकेत मिलता है। इसी व्याख्या के चलते लिटिल रेड डॉट्स को ब्लैक होल के बढ़ने की संभावित जगहें माना जाता है।

फिर भी, उनका रूप किसी एक स्थापित व्याख्या से मेल नहीं खाता। सघन गैस अवशोषण के लक्षणों और एक्स-रे का पता न चलने की वजह समझा सकती है। धूल प्रकाश को लाल कर सकती है, हालांकि धूल के उत्सर्जन का मजबूत प्रत्यक्ष प्रमाण न मिलना धूल पर आधारित सरल व्याख्या को चुनौती देता है। अन्य प्रस्तावों में ब्लैक होल को पोषित करने वाली स्वाभाविक रूप से लाल पदार्थ-डिस्क या केंद्रीय स्रोत के आसपास की सघन गैस शामिल हैं।

170 उम्मीदवारों से 98 मापे गए परिवेश तक

शोधकर्ताओं ने तीन कैटलॉग मिलाकर लिटिल रेड डॉट्स का 170 विशिष्ट वस्तुओं वाला संयुक्त नमूना बनाया, जो रेडशिफ्ट 2 से 9 तक फैला था। परिवेश और समूहबद्धता के विश्लेषण के लिए उन्होंने इस नमूने को छह गहरे अवलोकन क्षेत्रों में रेडशिफ्ट 3 से 7 के बीच मौजूद 98 वस्तुओं तक सीमित किया: A2744, CEERS, GOODS South, GOODS North, COSMOS और UDS।

रेडशिफ्ट मापता है कि पृथ्वी तक पहुँचने के दौरान ब्रह्मांड के विस्तार ने प्रकाश को कितना खींचा है। आम तौर पर अधिक रेडशिफ्ट का अर्थ है कि खगोलविद पहले के दौर को देख रहे हैं। विश्लेषण के चार अंतरालों में रेडशिफ्ट 3 से 4 पर 16, 4 से 5 पर 24, 5 से 6 पर 33 और 6 से 7 पर 25 वस्तुएँ थीं।

अंतिम विश्लेषण में हर लिटिल रेड डॉट का रेडशिफ्ट स्पेक्ट्रोस्कोपी से मापा गया था, यानी केवल रंगों से उसका अनुमान नहीं लगाया गया। तुलना के लिए आकाशगंगाओं के कैटलॉग में 17,636 वस्तुएँ थीं, जिनमें से 727 के स्पेक्ट्रोस्कोपिक रेडशिफ्ट उपलब्ध थे। बाकी के लिए शोधकर्ताओं ने कई फिल्टरों से किए गए मापों पर आधारित अनुमान इस्तेमाल किए। उन्होंने गुणवत्ता संबंधी मानदंड लागू किए और दोनों आबादियों की प्रभावी अवलोकन-गहराई का मिलान किया।

सबूत उनके आसपास के क्षेत्र में है

किसी वस्तु का परिवेश मापने के लिए टीम ने हर लिटिल रेड डॉट के केंद्र पर बने बेलनाकार क्षेत्रों में आसपास की आकाशगंगाएँ गिनीं। फिर इनकी तुलना उस संख्या से की गई जिसकी उम्मीद सर्वेक्षणों के कवरेज और गहराई के अनुसार बेतरतीब वितरण में होती। अपेक्षा से कम गिनती अपेक्षाकृत कम घने परिवेश का संकेत देती है।

विश्लेषण में दृष्टि की दिशा के साथ प्लस या माइनस 2,500 किलोमीटर प्रति सेकंड का वेग-अंतराल रखा गया। अवलोकन क्षेत्रों के सीमित आकार ने प्रक्षेपित अधिकतम त्रिज्या को लगभग पाँच इनवर्स h कोमोविंग मेगापारसेक तक सीमित किया। कोमोविंग दूरियाँ ब्रह्मांड के विस्तार का हिसाब रखती हैं, जिससे शोधकर्ता अलग-अलग युगों की विशाल संरचनाओं की तुलना कर सकते हैं।

रेडशिफ्ट 4 से ऊपर, मापी गई दूरियों पर लिटिल रेड डॉट्स के आसपास आकाशगंगाओं का घनत्व तुलना वाली आकाशगंगाओं से कम था। रेडशिफ्ट 3 से 4 के बीच उनके परिवेश तुलनीय हो गए। इसका अर्थ यह नहीं कि शुरुआती दौर का हर लिटिल रेड डॉट अकेला था। इसका अर्थ है कि एक आबादी के रूप में, समान समय में देखी गई सामान्य आकाशगंगाओं के मुकाबले वे कम भीड़भाड़ वाले क्षेत्रों में थे।

सर्वेक्षण कवरेज का असर जाँचने के लिए टीम ने अपेक्षाकृत उथले UDS क्षेत्र को हटाकर विश्लेषण किया और पाया कि मुख्य नतीजे कायम रहे। उसने हर बार एक अवलोकन क्षेत्र को छोड़कर विश्लेषण दोहराया और अनिश्चितताओं का अनुमान भी लगाया। इन जाँचों से यह परखने में मदद मिलती है कि कहीं परिणाम आसमान के किसी एक हिस्से से तो प्रभावित नहीं हो रहा।

हेलो का बढ़ना सबूत की दूसरी कड़ी है

शोधकर्ताओं ने यह भी मापा कि अलग-अलग दूरियों पर आकाशगंगाओं के पास लिटिल रेड डॉट्स कितनी बार दिखाई देते हैं। यह समूहबद्धता विश्लेषण उनके मेजबान डार्क मैटर हेलो के द्रव्यमान का सांख्यिकीय अनुमान देता है। यह अलग-अलग वस्तुओं का सीधा वजन नहीं है और हेलो के द्रव्यमान को तारों या केंद्रीय ब्लैक होल के द्रव्यमान से भ्रमित नहीं करना चाहिए।

शोधपत्र के अनुसार, रेडशिफ्ट लगभग 7.5 पर हेलो का द्रव्यमान अधिकतम 10 की घात 10.1 सौर द्रव्यमान था और रेडशिफ्ट लगभग 3.5 पर करीब 10 की घात 11.3 सौर द्रव्यमान। ये क्रमशः लगभग 12.6 अरब और 200 अरब सौर द्रव्यमान के बराबर हैं। दिए गए द्रव्यमान पैमानों में अंतर लगभग 16 गुना है, या इससे अधिक, यदि शुरुआती द्रव्यमान बताई गई सीमा से कम हो।

प्रकाशन संबंधी विवरणों में शुरुआती मान को लगभग 10 अरब सौर द्रव्यमान तक पूर्णांकित किया गया है और बढ़कर 200 अरब होने को 20 गुना वृद्धि बताया गया है। यह अंतर पूर्णांकित आंकड़ों और शुरुआती युग के लिए शोधपत्र में दी गई ऊपरी सीमा के कारण है। शोधपत्र में सबसे शुरुआती उद्धृत द्रव्यमान पैमाना रेडशिफ्ट 7.5 पर है, जो मुख्य परिवेश विश्लेषण में शामिल 98 वस्तुओं के रेडशिफ्ट 3 से 7 के दायरे से बाहर है।

पहले के युगों में लिटिल रेड डॉट्स के हेलो का द्रव्यमान तुलना वाली आकाशगंगाओं से कम था। रेडशिफ्ट लगभग 3.5 तक अनुमानित द्रव्यमान सामान्य आकाशगंगाओं और कम चमक वाले सक्रिय गैलेक्टिक नाभिकों के करीब पहुँचते हैं। घनत्व माप और हेलो के अनुमानों का मेल विकासवादी व्याख्या को अधिक विश्वसनीय बनाता है, हालांकि इससे हर अलग वस्तु का इतिहास साबित नहीं होता।

प्रस्तावित बदलाव की समयरेखा

अवलोकनों में ब्रह्मांड की अलग-अलग आयु पर दिखने वाली आबादियों की तुलना की गई है। वे किसी एक आकाशगंगा को एक अरब साल तक बढ़ते हुए नहीं देखते। यह फर्क अहम है: सबूत आबादी के रुझान का वर्णन करते हैं, जिससे शोधकर्ता एक संभावित विकास क्रम का अनुमान लगाते हैं।

• ब्रह्मांड की लगभग 80 करोड़ वर्ष की आयु पर, प्रकाशन संबंधी विवरण शुरुआती हेलो द्रव्यमान को करीब 10 अरब सौर द्रव्यमान बताते हैं।
• रेडशिफ्ट 4 से ऊपर, विश्लेषण किए गए लिटिल रेड डॉट्स कम घने परिवेश में अधिक पाए जाते हैं और उनके ब्लैक होल अपने मेजबानों की तुलना में असामान्य रूप से बड़े दिखाई देते हैं।
• ब्रह्मांड की लगभग 1.8 अरब वर्ष की आयु पर, प्रकाशन संबंधी विवरण बाद के हेलो द्रव्यमान को करीब 200 अरब सौर द्रव्यमान बताते हैं।
• रेडशिफ्ट 3 से 4 पर, उनका परिवेश सामान्य आकाशगंगाओं जैसा अधिक दिखता है।
• रेडशिफ्ट 3 से नीचे, जो मोटे तौर पर दो अरब वर्ष से अधिक पुराना ब्रह्मांड है, लिटिल रेड डॉट्स बहुत कम आम हो जाते हैं।

यह क्रम इस विचार का समर्थन करता है कि लिटिल रेड डॉट्स का दिखाई देने वाला चरण समाप्त हो सकता है, जबकि मूल वस्तु गायब न हो। बढ़ती आकाशगंगा सघनता और रंग के उन मानदंडों पर खरी उतरना बंद कर सकती है, जिनसे इस वर्ग की पहचान की जाती है।

क्या उनके ब्लैक होल सचमुच इतने बड़े हैं?

अध्ययन हेलो के बढ़ने को एक और पहेली से जोड़ता है: रेडशिफ्ट 4 से ऊपर, अनुमानित ब्लैक होल मेजबान आकाशगंगाओं के तारों के मुकाबले असामान्य रूप से बड़े दिखाई देते हैं। इस संबंध को समझने के लिए टीम ने UniverseMachine का उपयोग कर औसत तारकीय द्रव्यमान का अनुमान लगाया। यह एक अनुभवजन्य मॉडल है, जो तारों के द्रव्यमान को हेलो के द्रव्यमान से जोड़ता है।

रेडशिफ्ट लगभग 3.5 पर ब्लैक होल के द्रव्यमान, तारकीय द्रव्यमान और हेलो द्रव्यमान के बीच संबंध पास की आकाशगंगाओं में मापे गए संबंधों के करीब हैं, हालांकि कुछ अंतर बने हुए हैं। एक व्याख्या यह है कि ब्लैक होल ने शुरुआती दौर में द्रव्यमान हासिल किया, जबकि बाद में उनके मेजबानों में अधिक तारे बने और हेलो बड़े हुए।

दो बड़ी अनिश्चितताएँ हैं। पहली, UniverseMachine का संबंध उन वस्तुओं का सही वर्णन न करता हो जिनकी भौतिक प्रकृति पर अब भी बहस जारी है। दूसरी, ब्लैक होल के द्रव्यमान का अनुमान इस मान्यता पर आधारित है कि चौड़ी उत्सर्जन रेखाएँ गैस की गति को दर्शाती हैं और उस गति की मुख्य वजह गुरुत्वाकर्षण है। सघन आयनीकृत गैस में इलेक्ट्रॉनों का प्रकीर्णन भी इन रेखाओं को चौड़ा कर सकता है।

यदि रेखाओं की चौड़ाई मुख्य रूप से गुरुत्वीय गति नहीं दर्शाती, तो ब्लैक होल के द्रव्यमान का अनुमान लगभग एक डेक्स, यानी दस गुना तक अधिक हो सकता है। लेखकों का कहना है कि इतनी कमी के बाद भी रेडशिफ्ट 4 से ऊपर की वस्तुएँ, ब्लैक होल द्रव्यमान और हेलो द्रव्यमान के बीच पास की आकाशगंगाओं में पाए गए संबंध से ऊपर रहेंगी। इससे यह दिखता हुआ असंगति जाँचने लायक बनती है, हालांकि उसका सटीक आकार अनिश्चित है।

रेड डॉट का चरण खत्म होने के तीन संभावित कारण

अध्ययन कई संभावित प्रक्रियाएँ बताता है, लेकिन किसी को सिद्ध घोषित नहीं करता। लेखक मेजबान हेलो के घूर्णन से जुड़ी एक परिकल्पना का वर्णन करते हैं:

एक संभावित व्याख्या यह है कि LRD चरण हेलो की कुछ खास स्थितियों से जुड़ा है, जैसे हेलो का कम घूर्णन, जो बाद के समय में कम आम हो जाती हैं या जिन्हें बनाए रखना कठिन हो जाता है।

हेलो का घूर्णन डार्क मैटर संरचना के कोणीय संवेग को कहते हैं। यदि लिटिल रेड डॉट्स के लिए हेलो की कुछ खास स्थितियाँ जरूरी हैं, तो उनकी घटती संख्या इस वजह से हो सकती है कि आकाशगंगाओं के विकसित होने के साथ उन स्थितियों को बनाए रखना कठिन होता जाए।

दूसरी संभावना उनके रूप से जुड़ी है। मेजबानों में तारों का द्रव्यमान और आकार बढ़ने तथा तारा-निर्माण तेज होने से उनकी संयुक्त रोशनी उन रंग मानदंडों से बाहर जा सकती है, जिनके आधार पर लिटिल रेड डॉट्स चुने जाते हैं। तब आबादी को अलग वर्ग के रूप में पहचानना कठिन हो जाएगा, भले ही कुछ केंद्रीय गतिविधि जारी रहे।

तीसरी संभावना सघन गैस के खत्म होने की है। यदि यह गैस सघन, धूल से ढके ब्लैक होल के विकास या तारा-निर्माण को बनाए रखने में मदद करती है, तो इसकी कमी से वस्तु का स्पेक्ट्रम और रूप बदल सकता है। हेलो का बढ़ना और बदलता परिवेश इन संभावनाओं से मेल खाते हैं, लेकिन दोनों में से कोई माप यह नहीं बताता कि कौन-सी प्रक्रिया प्रमुख है।

क्या अब भी अनसुलझा है

दुर्लभ होना पूरी तरह समाप्त हो जाने जैसा नहीं है। अध्ययन में रेडशिफ्ट लगभग 0.1 से 0.2 पर मौजूद तीन निकटवर्ती समान वस्तुओं की चर्चा है, जिनकी पहचान स्पेक्ट्रम की समानताओं, सघन आकार और स्पेक्ट्रोस्कोपिक गुणों के आधार पर की गई। उनके परिवेश का अध्ययन उन आकाशगंगा कैटलॉग से किया गया जिनमें डार्क एनर्जी स्पेक्ट्रोस्कोपिक इंस्ट्रूमेंट डेटा रिलीज 1 और स्लोन डिजिटल स्काई सर्वे डेटा रिलीज 12 शामिल थे।

ये दुर्लभ वस्तुएँ परिवेश की तुलना को पास के ब्रह्मांड तक ले जाती हैं। वे यह साबित नहीं करतीं कि शुरुआती आबादी बिना बदलाव के बची रही। वे यह मानने से भी आगाह करती हैं कि किसी खास ब्रह्मांडीय आयु के बाद लिटिल रेड डॉट्स का वर्ग पूरी तरह असंभव हो गया।

मुख्य अवलोकन संबंधी सीमा यह है कि रेडशिफ्ट 3 से नीचे लिटिल रेड डॉट्स की संख्या मुख्य परिवेश विश्लेषण में इतनी कम है कि गिरावट का उसी बारीकी से सीधे अध्ययन नहीं किया जा सकता। इस व्याख्या का आधार गिरावट से पहले अधिक सामान्य परिवेश और हेलो द्रव्यमान की ओर रुझान तथा बाद के समय में इस आबादी का दुर्लभ होना है।

इसलिए यह शोध बताता है कि विशिष्ट वस्तुएँ कम आम क्यों हो जाती हैं, लेकिन उनकी आंतरिक भौतिकी का अंतिम विवरण नहीं देता। तारों के द्रव्यमान के अधिक भरोसेमंद अनुमान, उत्सर्जन रेखाओं के चौड़ा होने के कारणों की बेहतर जाँच और बाद की आबादी के मजबूत माप से यह पता लगाने में मदद मिलेगी कि इसमें वृद्धि, बदलता रूप या गैस की कमी में से किसकी भूमिका है। इन अनिश्चितताओं के समाधान की कोई निश्चित तारीख नहीं दी गई है।

मुख्य बिंदु

• मुख्य विश्लेषण में छह गहरे अवलोकन क्षेत्रों के स्पेक्ट्रोस्कोपी से पुष्ट 98 लिटिल रेड डॉट्स शामिल हैं।
• रेडशिफ्ट 4 से ऊपर, उनका परिवेश सामान्य तुलना वाली आकाशगंगाओं से कम घना है।
• रेडशिफ्ट 3 से 4 पर उनके आसपास के क्षेत्र अन्य आकाशगंगाओं जैसे हो जाते हैं।
• शोधपत्र में अलग-अलग उद्धृत युगों के बीच हेलो द्रव्यमान के पैमाने अधिकतम लगभग 12.6 अरब से बढ़कर लगभग 200 अरब सौर द्रव्यमान तक पहुँचते हैं।
• निष्कर्ष आकाशगंगाओं के सचमुच गायब होने के बजाय, मेजबानों के विकसित होने के साथ समाप्त होने वाले अस्थायी चरण का समर्थन करते हैं।
• ब्लैक होल और तारों के द्रव्यमान तथा इस चरण को समाप्त करने वाली भौतिक प्रक्रिया अब भी अनिश्चित हैं।