ब्रह्मांड कम तारकीय 'शिशुओं' का उत्पादन कर रहा है, और वैज्ञानिक इसका कारण जानकर हैरान हैं। पिछले 4.5 अरब वर्षों में, नए तारों के निर्माण की दर अपने पिछले स्तर के आधे से भी कम हो गई है। फिर भी, तारा निर्माण के लिए सबसे महत्वपूर्ण 'ईंधन' में से एक - तटस्थ परमाणु हाइड्रोजन - की आपूर्ति मुश्किल से बदली है। यह ऐसा है जैसे किसी बेकरी में ग्राहक कम हो गए हों जबकि आटे की अलमारियाँ भरी हों।

चीनी विज्ञान अकादमी (CAS) के वैज्ञानिकों के नेतृत्व में और डार्क एनर्जी स्पेक्ट्रोस्कोपिक इंस्ट्रूमेंट (DESI) परियोजना के साथ काम कर रही एक अंतरराष्ट्रीय शोध टीम ने पिछले 4.5 अरब वर्षों में ब्रह्मांडीय तटस्थ परमाणु हाइड्रोजन का सटीक मापन करने के लिए चीन के पांच सौ मीटर एपर्चर गोलाकार रेडियो टेलीस्कोप (FAST) का उपयोग किया। उनके निष्कर्ष, जो 1 सितंबर को नेचर एस्ट्रोनॉमी में ऑनलाइन प्रकाशित हुए, एक चौंकाने वाली विसंगति को उजागर करते हैं: तारा निर्माण में तेजी से गिरावट आई है, जबकि तटस्थ परमाणु हाइड्रोजन (HI) की मात्रा में केवल मामूली कमी आई है।

यह समझना कि ब्रह्मांड की आयु बढ़ने के साथ तारा निर्माण कम सक्रिय क्यों हो गया है, आकाशगंगा निर्माण और विकास में एक प्रमुख प्रश्न है। एक स्पष्ट व्याख्या यह है कि आकाशगंगाओं के पास तारे बनाने के लिए आवश्यक ठंडी गैस बस खत्म हो गई है। लेकिन अगर घटती गैस आपूर्ति दोषी होती, तो खगोलविदों को उम्मीद होती कि तारा निर्माण में नाटकीय गिरावट के साथ उपलब्ध गैस में भी इसी तरह की बड़ी गिरावट होगी। हालाँकि, अवलोकनों ने ऐसी तीव्र कमी नहीं दिखाई है।

HI इस ब्रह्मांडीय पहेली में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह आकाशगंगाओं के अंदर एक महत्वपूर्ण ठंडी गैस भंडार है, जो व्यापक ब्रह्मांडीय गैस आपूर्ति को नए सितारों को गढ़ने वाली प्रक्रियाओं से जोड़ता है। खगोलविद आमतौर पर HI का पता इसकी अत्यंत धुंधली 21-सेंटीमीटर रेडियो उत्सर्जन रेखा के माध्यम से लगाते हैं - एक संकेत इतना कमजोर कि यह अक्सर पृष्ठभूमि शोर से दब जाता है, खासकर दूर की आकाशगंगाओं से।

वर्षों से, खगोलविदों को एक दुविधा का सामना करना पड़ा: गहरे सर्वेक्षण आवश्यक संवेदनशीलता प्राप्त कर सकते थे लेकिन आकाश के बड़े क्षेत्रों को स्कैन नहीं कर सकते थे, जबकि व्यापक क्षेत्र के सर्वेक्षणों में ऐसे धुंधले संकेतों का पता लगाने की संवेदनशीलता का अभाव था। इससे ब्रह्मांड के कुल HI द्रव्यमान में समय के साथ कैसे बदलाव आया है, इसे सीधे और विश्वसनीय रूप से मापना कठिन हो गया।

नए शोध ने चतुराई से FAST की असाधारण रेडियो संवेदनशीलता को DESI के विशाल ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी डेटासेट के साथ जोड़ा। टीम ने आकाश के लगभग एक-तिहाई हिस्से में फैली लगभग 2.5 मिलियन आकाशगंगाओं का अध्ययन किया। HI स्पेक्ट्रल स्टैकिंग विधि का उपयोग करके, उन्होंने सटीक आकाशगंगा रेडशिफ्ट के आधार पर कमजोर रेडियो संकेतों को संरेखित किया - प्रत्येक व्यक्तिगत रूप से पता लगाने के लिए बहुत धुंधला - जिससे औसत HI संकेत शोर से उभर सके। इस दृष्टिकोण ने उन्हें अभूतपूर्व नमूना आकार और असाधारण उच्च सांख्यिकीय सटीकता प्रदान की।

परिणामों ने एक स्पष्ट विसंगति को उजागर किया: लगभग 4.5 अरब साल पहले, ब्रह्मांडीय तारा निर्माण दर आज की तुलना में लगभग 2.5 गुना अधिक थी, लेकिन तटस्थ परमाणु हाइड्रोजन घनत्व केवल लगभग 1.4 गुना अधिक था। दूसरे शब्दों में, ब्रह्मांड के HI भंडार के तुलनीय गायब हुए बिना तारा निर्माण में गिरावट आई है। निष्कर्ष बताते हैं कि तटस्थ हाइड्रोजन का तेजी से समाप्त होना अकेले इस गिरावट की व्याख्या नहीं कर सकता।

इसके बजाय, शोधकर्ताओं का प्रस्ताव है, असली मुद्दा यह हो सकता है कि बेरियन चक्र के माध्यम से गैस कैसे चलती है, न कि कुल HI कितना मौजूद है। जैसे-जैसे ब्रह्मांडीय वेब से गैस का प्रवाह कमजोर होता है और गैस का घनत्व घटता है, आकाशगंगाएँ HI को आणविक हाइड्रोजन में बदलने में कम कुशल हो सकती हैं - घने बादल जहाँ तारे वास्तव में बनते हैं। इसलिए HI भंडार स्थिर रहता है जबकि आणविक गैस जो सीधे तारा निर्माण को बढ़ावा देती है, कम होती जाती है।

निहितार्थ केवल हाइड्रोजन को मापने से परे हैं। निष्कर्ष इस बात का एक नया सुराग देते हैं कि ब्रह्मांड के तारा-निर्माण इंजन धीरे-धीरे क्यों ठप हो रहे हैं। FAST और DESI डेटा का संयोजन ब्रह्मांडीय गैस चक्र, तारा निर्माण में दीर्घकालिक गिरावट, और व्यापक आकाशगंगा-आकार देने वाली प्रक्रियाओं के अध्ययन के लिए एक नया अवलोकन मानदंड प्रदान करता है।

यह शोध चीन के राष्ट्रीय खगोलीय वेधशालाओं, CAS के शंघाई खगोलीय वेधशाला, और शंघाई जिओ टोंग विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों के साथ-साथ DESI सहयोगियों द्वारा किया गया था।