यहाँ है कि मैं Zwicky 18 ब्रह्मांड में पहले सितारों के बारे में हमें बता सकते हैं

एक नीली बौनी आकाशगंगा केवल 59 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर रहस्यमयी जनसंख्या III सितारों के चचेरे भाइयों को परेशान कर सकती है।

ब्रह्मांड के पहले तारे किसी भी विपरीत थे जिसे हम आज देख सकते हैं। खगोलविदों को जनसंख्या III सितारों के रूप में जाना जाता है, वे बड़े, बड़े पैमाने पर थे, और लगभग पूरी तरह से हाइड्रोजन और हीलियम से बना था। जनसंख्या III सितारे महत्वपूर्ण थे क्योंकि उन्होंने धातुओं के साथ इंटरस्टेलर माध्यम को समृद्ध किया - सभी तत्व हाइड्रोजन और हीलियम की तुलना में भारी थे - और पुनर्संयोजन में भाग लिया, बिग बैंग के कुछ सौ मिलियन साल बाद एक घटना जिसने ब्रह्मांड को और अधिक पारदर्शी बना दिया।

जनसंख्या III का पता लगाना सितारों के ब्रह्मांड विज्ञान और तारकीय विकास के हमारे महत्वपूर्ण हिस्सों की पुष्टि कर सकता है। हालांकि, वे सभी अब मिल्की वे से चले जाने चाहिए, बहुत पहले सुपरनोवा के रूप में विस्फोट हो गया। हम उच्च रेडशिफ्ट्स में उन्हें खोजने के लिए दूर के ब्रह्मांड में देख सकते हैं - और वास्तव में, जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप सिर्फ इतना ही करेगा - लेकिन उस दूरी पर व्यक्तिगत सितारों का पता लगाना हमारी वर्तमान क्षमताओं से परे है। अब तक, दूरबीनों ने कुछ नहीं किया है।

आई ज़्विक 18 की हबल स्पेस टेलीस्कॉप छवि युवा नीले सितारों द्वारा प्रदीप्त गैस को दिखाती है। छवि क्रेडिट: नासा / ईएसए / ए। Aloisi।

हाल ही में आई Zwicky 18 नाम की एक निकटवर्ती बौनी आकाशगंगा की टिप्पणियों ने हमें कुछ आशा दी है। केवल 59 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर, आकाशगंगा में हाइड्रोजन के बादल शामिल हैं जो लगभग धातु रहित हैं। क्या अधिक है, यह स्टार गठन के एक दौर से गुजर रहा है जो जनसंख्या III सितारों के समान सितारों का उत्पादन कर सकता है। यदि हम इस आकाशगंगा के बारे में अधिक जान सकते हैं, तो यह हमें सुराग दे सकता है कि ब्रह्मांड के सबसे पुराने तारे और आकाशगंगाएँ क्या थीं।

क्या तारे की वर्तमान तरंग पहले बनती है?

I Zwicky 18 की प्रारंभिक HI टिप्पणियों ने नीदरलैंड में वेस्टरबर्क में रेडियो इंटरफेरोमीटर का उपयोग किया। छवि क्रेडिट: क्रिएटिव कॉमन्स एट्रीब्यूशन-शेयर अलाइक 2.5 नीदरलैंड लाइसेंस के तहत विकिपीडिया उपयोगकर्ता ओन्डेरविज्सेक।

इस संभावना पर ध्यान आकर्षित करने वाले पहले अध्ययनों में से एक कि मैं Zwicky 18 का गठन कर रहा है जनसंख्या III- एनालॉग सितारे Lequex & Viallefond 1980 द्वारा किया गया था। उन्होंने HII क्षेत्रों के मौजूदा ऑप्टिकल अवलोकनों को पूरक बनाया - युवा, गर्म, बड़े पैमाने पर सितारों की मेजबानी करने वाले आयनीकृत गैस के बादल - 21 सेंटीमीटर उत्सर्जन लाइन के माध्यम से HI क्षेत्रों के अध्ययन के साथ, तटस्थ हाइड्रोजन मानचित्रण के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण। वे यह पता लगाने की कोशिश कर रहे थे कि बौनी आकाशगंगा में बड़े पैमाने पर सितारा बनने का मौजूदा दौर इसकी पहली घटना है, या अन्य घटनाओं से पहले, धातुओं के साथ हाइड्रोजन बादलों को प्रदूषित करने से पहले।

वेस्टरबर्क सिंथेसिस रेडियो टेलीस्कोप के साथ उनकी रेडियो टिप्पणियों में छह अलग-अलग क्षेत्रों में लगभग 70 मिलियन सौर द्रव्यमान पाए गए, जिनमें से तीन अनसुलझे रहे। वे HII क्षेत्रों के नक्शे में व्यक्तिगत घटकों को जोड़ने में असमर्थ थे, लेकिन बादलों के रेडियल वेग माप में पाया गया कि आकाशगंगा का कुल द्रव्यमान दस के एक कारक के बारे में बहुत अधिक था, यह सुझाव देता है कि कुछ अन्य प्रकार का द्रव्यमान मौजूद था।

दो संभावनाएँ थीं: या तो अनदेखी द्रव्यमान आणविक हाइड्रोजन था - जो 21-सेमी विकिरण का उत्सर्जन नहीं करेगा - या पुराने तारों की मंद आबादी थी। आणविक हाइड्रोजन परिकल्पना को खारिज नहीं किया जा सकता है, लेकिन सितारों के एक अभी तक अनदेखी समूह का विचार आकर्षक था। एक बात के लिए, HI बादल आकाशगंगा गठन के लिए आवश्यक आदिम बादलों के समान दिखाई दिए। यदि ये HI क्षेत्र वास्तव में आदिकालीन थे, तो ये मंद तारे अरबों वर्षों तक गुरुत्वाकर्षण के विरूद्ध उनका समर्थन कर सकते थे।

चित्र 5, लेक्मेक्स और वायलेफोंड 1980। आकाशगंगा में HI क्षेत्रों का एक नक्शा दिखाता है कि तीन (1, 2 और 5 लेबल) बड़े हल करने के लिए पर्याप्त हैं, जबकि अन्य बिंदु स्रोत हैं। क्षेत्र 1, 4 और 5 सबसे बड़े पैमाने पर हैं।

एक तस्वीर उभरने लगी। सुदूर पराबैंगनी उत्सर्जन के साथ लियोन सातत्य उत्सर्जन की तुलना ने संकेत दिया है कि कई हाइड्रोजन बादलों के टकराने की संभावना के कारण लगभग कुछ मिलियन साल पहले स्टार निर्माण की शुरुआत हुई होगी। इससे पहले, छोटे पैमाने पर मंद लाल तारे का निर्माण हुआ होगा, लेकिन यह भी पर्याप्त नहीं है कि कम से कम देखी गई ऑक्सीजन प्रचुर मात्रा में आकाशगंगा को समृद्ध करे। इसलिए, I Zwicky 18 में बनने वाले सितारे वास्तव में जनसंख्या III सितारों के बहुत करीब होने चाहिए।

हम किस तरह के सितारों के साथ काम कर रहे हैं?

चित्रा 1, Kehrig एट अल। 2015. एक मिश्रित (हाइड्रोजन अल्फा + यूवी + आर-बैंड) बौनी आकाशगंगा में चमकदार समुद्री मील की छवि जो तीव्र हीलियम उत्सर्जन दिखाती है।

यह विचार अगले कुछ दशकों में पकड़ लिया गया और खगोलविदों को इन युवा सितारों की प्रकृति का निर्धारण करने में रुचि हो गई। एक समूह (Kehrig et al। 2015) विशेष रूप से यह निर्धारित करने में रुचि रखता था कि किस प्रकार के बड़े पैमाने पर सितारे सबसे अच्छी तरह से He II λ4686 लाइन, HII स्टार-बनाने वाले क्षेत्रों में कठिन विकिरण और गर्म सितारों के आयनीकरण सामग्री का एक संकेतक समझा सकते हैं। कुछ संभावित अपराधी थे:

  • अर्ली-टाइप वुल्फ-रेएट तारे, जो स्टार बनाने वाली आकाशगंगाओं में हे II λ4686 उत्सर्जन के लिए जिम्मेदार माने जाते हैं।
  • झटके और एक्स-रे बायनेरीज़, जो एक्सट्रागैलेक्टिक एचआईआई क्षेत्रों में भी पाए गए हैं।
  • अत्यधिक धातु-गरीब हे सितारों, या - एक कदम आगे - पूरी तरह से धातु मुक्त हे सितारे, जनसंख्या III सितारों के समान।

समूह ने वुल्फ-रेएट सितारों को जल्दी से बाहर निकाल दिया। स्पेक्ट्रा में धातु-गरीब कार्बन वुल्फ-रेएट सितारों के प्रमुख हस्ताक्षर स्पष्ट रूप से स्पष्ट थे, लेकिन सी IV λ1550 लाइन पर आधारित अनुमान संख्या सभी हीलियम उत्सर्जन के लिए बहुत कम थी। इसी तरह, एक्स-रे बाइनरी संभावना को खारिज कर दिया गया था क्योंकि एकमात्र एक्स-रे बाइनरी पाया 100 के कारक से बहुत मंद था।

चित्रा 2, Kehrig एट अल। 2015. उच्च Hα और हे II λ4686 उत्सर्जन का एक क्षेत्र [OI] λ6300 उत्सर्जन और कम [S II] विपरीत के साथ थोड़ा ओवरलैप दिखाता है, एक्स-रे झटके की संभावना से इनकार करता है।

हालांकि, शायद एक सौ सौर द्रव्यमान या अधिक के एक दर्जन या तो धातु मुक्त सितारों का एक समूह मनाया गया II II λ4686 रेखा को पुन: पेश करने में सफल हो सकता है। आकाशगंगा के उत्तर-पश्चिमी छोर में एक गाँठ के पास गैस की जेबें हैं जो धातुओं से रहित हैं और इन तारों को बनाने के लिए एक उपयुक्त वातावरण प्रदान करेगी, हालाँकि वहाँ भी रासायनिक रूप से समृद्ध तारे हैं। अत्यंत उच्च-द्रव्यमान (~ 300 सौर द्रव्यमान) के कुछ मॉडल इन धातु-मुक्त तारों के लिए एक विकल्प प्रदान करते हैं, लेकिन पिछले टिप्पणियों के प्रकाश में, धातु-मुक्त मॉडल मोहक रहते हैं।

कुछ समय के लिए, हमारी दूरबीन जनसंख्या III सितारों का पता नहीं लगा सकती है। जब तक वे करते हैं, तब भी हम ब्लू कॉम्पैक्ट बौना आकाशगंगाओं जैसे कि आई ज़िवकी 18 का अध्ययन करके शुरुआती ब्रह्मांड के बारे में बहुत कुछ जान सकते हैं। ब्रह्मांड में पहले तारों के निम्न-रेडशिफ्ट, धातु-मुक्त एनालॉग्स आज हमारे अध्ययन के लिए काफी करीब हैं। ब्रह्मांड में सबसे धातु-गरीब आकाशगंगा शुरुआत करने के लिए एक अच्छी जगह है।