खगोलविदों ने खोजा है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड की कुछ सबसे बड़ी आकाशगंगाएँ गुप्त रूप से बहुत सारे छोटे तारों को जमा कर रही थीं, जिससे वे पहले के अनुमान से चार गुना अधिक विशाल हो सकती हैं। यह जानना ऐसा है जैसे आपके पड़ोसी का साधारण घर वास्तव में एक गुप्त भूमिगत हवेली हो।

पेन स्टेट के शोधकर्ताओं सहित अंतरराष्ट्रीय टीम ने अपने निष्कर्ष नेचर एस्ट्रोनॉमी में प्रकाशित किए, जिससे वैज्ञानिकों को पहली आकाशगंगाओं के निर्माण और विकास को समझने में एक और सिरदर्द मिला।

नासा के जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने नौ विशाल, परिपक्व आकाशगंगाओं को देखा जिन्होंने अरबों साल पहले नए तारे बनाना बंद कर दिया था। उन्होंने JWST के दूर के ब्रह्मांड के अवलोकनों को वेरी लार्ज टेलीस्कोप के पहले के जमीनी डेटा के साथ जोड़ा - क्योंकि जब दो शक्तिशाली टेलीस्कोप उपलब्ध हों तो एक का उपयोग क्यों करें?

पहली बार, वे इतनी दिमाग-घुमा देने वाली दूरी पर आकाशगंगाओं में छोटे, मंद तारों और बड़े, चमकीले तारों की सापेक्ष संख्या का विश्वसनीय अनुमान लगा सके।

"ये आकाशगंगाएँ अलग हैं," जोएल लेजा ने कहा, जो पेन स्टेट में खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी के डॉ. कीको मिवा रॉस मिड-करियर एसोसिएट प्रोफेसर और पेपर के सह-लेखक हैं। "वे उस तरह से अलग हैं जो वास्तव में समझना चुनौतीपूर्ण है, क्योंकि वे हमारी अपेक्षा से अधिक विशाल हैं - बहुत अधिक विशाल, उनमें हमारी अपेक्षा से तीन या चार गुना अधिक द्रव्यमान है।" दूसरे शब्दों में, ब्रह्मांड हमें आश्चर्यचकित करता रहता है, और हमेशा अच्छे तरीके से नहीं।

खगोलविदों ने प्रत्येक आकाशगंगा के प्रकाश को एक स्पेक्ट्रम में अलग किया, रंग में छोटे बदलावों की तलाश की जो बताते हैं कि किस प्रकार के तारे मौजूद हैं। समस्या: बड़े, चमकीले तारे सुर्खियाँ बटोरते हैं, जबकि छोटे तारे शर्मीले होते हैं और उन्हें देखना मुश्किल होता है। पेन स्टेट के शोधकर्ताओं ने इन आकाशगंगा प्रणालियों से प्रकाश के मॉडलिंग के लिए विशेषज्ञता और मार्गदर्शन प्रदान किया।

"यदि एक आकाशगंगा एक शहर होती, तो सबसे चमकीले तारे गगनचुंबी इमारतें होते जो दूर से तुरंत आपकी आँख को पकड़ लेते," मुख्य लेखिका क्लो चेंग ने कहा, जो लीडेन विश्वविद्यालय की हालिया डॉक्टरेट स्नातक हैं। "हमारे मॉडल दर्शाते हैं कि कम-द्रव्यमान वाले तारों की एक कहीं अधिक संख्या उन दुर्लभ, चमकीले तारों से छिपी हुई है, जैसे गगनचुंबी इमारतों के बीच छिपे घर। परिणामस्वरूप, यह आकाशगंगा पिछले अनुमानों से कहीं अधिक विशाल निकलती है।" तो, मूल रूप से, ब्रह्मांड ब्रह्मांडीय उपनगरों से भरा है।

परंपरागत रूप से, खगोलविदों ने माना कि पूरे ब्रह्मांड में तारे लगभग समान अनुपात में बने हैं, लेकिन ये निष्कर्ष उस लंबे समय से चले आ रहे अनुमान को चुनौती देते हैं। प्रारंभिक ब्रह्मांड की सबसे विशाल आकाशगंगाएँ हमारी आकाशगंगा जैसी छोटी आकाशगंगाओं की तुलना में अधिक कम-द्रव्यमान वाले तारों से भरी हुई लगती हैं।

एक आकाशगंगा विशेष रूप से उभर कर सामने आई, सह-लेखक मार्टजे स्लोब के अनुसार, जो लीडेन विश्वविद्यालय में डॉक्टरेट उम्मीदवार हैं। यह संभवतः बिग बैंग के डेढ़ अरब साल से भी कम समय में बनी थी और पहले के अनुमान से चार गुना अधिक विशाल हो सकती है।

"हाल तक, इस तरह के माप बिल्कुल असंभव थे," स्लोब ने कहा। "हमें न केवल बहुत दूर की आकाशगंगाओं को बड़ा करने में सक्षम टेलीस्कोप की आवश्यकता थी, बल्कि असाधारण गुणवत्ता के स्पेक्ट्रा और नई विश्लेषण तकनीकों की भी आवश्यकता थी ताकि इन ब्रह्मांडीय दिग्गजों के भीतर छिपे मंद, कम-द्रव्यमान वाले तारों के सूक्ष्म संकेतों को विश्वसनीय रूप से पहचाना जा सके।" क्योंकि जाहिर है, ब्रह्मांड की सबसे बड़ी आकाशगंगाएँ लुका-छिपी खेलना पसंद करती हैं।

इन निष्कर्षों का युवा ब्रह्मांड में आकाशगंगाओं के विकास को समझने पर बड़ा प्रभाव पड़ता है। जब से JWST ने अवलोकन शुरू किया है, खगोलविदों ने बार-बार अप्रत्याशित रूप से विशाल और परिपक्व आकाशगंगाएँ पाई हैं जो बिग बैंग के तुरंत बाद मौजूद थीं, जिससे आकाशगंगा निर्माण के मौजूदा मॉडलों पर दबाव पड़ रहा है।

"यह खोज प्रारंभिक ब्रह्मांड की हमारी समझ के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ रखती है," लेजा ने कहा, जो पेन स्टेट इंस्टीट्यूट फॉर कम्प्यूटेशनल एंड डेटा साइंसेज से भी संबद्ध हैं। "JWST के प्रक्षेपण के बाद से, खगोलविदों ने आश्चर्यजनक रूप से विशाल और परिपक्व आकाशगंगाएँ पाई हैं जो बिग बैंग के तुरंत बाद पहले से ही मौजूद थीं। ये बहुत प्रारंभिक आकाशगंगाएँ उस प्रकार की आकाशगंगाओं में विकसित होने के बारे में सोची जाती हैं जिनका अध्ययन किया जाता है।