বিগ ব্যাং – একটি AI-উত্পন্ন চিত্র। মহাবিশ্বের প্রাথমিক টাইমলাইন সংকেত বিজ্ঞানীরা তাড়া করছেন কিভাবে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা পুরানো সংকেত সনাক্ত করে।
ছবি: জেমস ওয়েব টেলিস্কোপ 13-বিলিয়ন-বছরের পুরানো সংকেত 13. 8 বিলিয়ন বছর পরে কী প্রকাশ করে, কেন বিগ ব্যাং বিবর্ণ হয়নি? মহাজাগতিক উত্সের সন্ধানে পরবর্তীতে কী আসে কল্পনা করুন এমন একটি শব্দ শোনার কথা যা আমাদের ছায়াপথের অস্তিত্বের আগে থেকেই যাত্রা শুরু করেছিল। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এখন সেটাই করছেন।
তারা পৃথিবীতে পৌঁছানোর জন্য 13 বিলিয়ন বছরেরও বেশি সময় ধরে ভ্রমণ করেছে এমন অস্পষ্ট সংকেতগুলি তুলে নিচ্ছে। এই সংকেতগুলি এমন একটি সময় থেকে আসে যখন মহাবিশ্ব এখনও খুব ছোট ছিল, মিল্কিওয়ে আকার নেওয়ার অনেক আগে।
এটি মহাবিশ্বের প্রথম দিকের ডায়েরি পৃষ্ঠাগুলি পড়ার মতো। খনন বা জীবাশ্মের মাধ্যমে নয়, বিগ ব্যাং-এর পরে খুব দুর্বল রেডিও এবং মাইক্রোওয়েভ সংকেতগুলি অধ্যয়ন করে।
বিগ ব্যাং এর কয়েক বিলিয়ন বছর পর মিল্কিওয়ে একত্রিত হয়েছিল। কিন্তু কিছু আলো এবং রেডিও তরঙ্গ যা আমরা আজকে শনাক্ত করছি মহাবিশ্বের প্রথম বিলিয়ন বছর ধরে নির্গত হয়েছিল। এই সংকেতগুলি তখন থেকেই ভ্রমণ করছে, ধীরে ধীরে স্থানের প্রসারণ দ্বারা প্রসারিত হয়েছে, যতক্ষণ না তারা অবশেষে আমাদের টেলিস্কোপে পৌঁছেছে।
একটি বিরল কৃতিত্বে, CLASS (কসমোলজি লার্জ অ্যাঙ্গুলার স্কেল সার্ভেয়ার) প্রকল্পের জ্যোতির্পদার্থবিদরা চিলির আন্দিজ পর্বতমালায় পৃথিবী-ভিত্তিক টেলিস্কোপ ব্যবহার করে কসমিক ডন থেকে 13-বিলিয়ন বছরের পুরনো মাইক্রোওয়েভ সংকেত সনাক্ত করেছেন। ইউএস ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশনের অর্থায়নে, জনস হপকিন্স ইউনিভার্সিটির অধ্যাপক টোবিয়াস ম্যারেজ এর নেতৃত্বে এই দলটি বিবর্ণ পোলারাইজড মাইক্রোওয়েভগুলিকে ধারণ করেছে যা প্রকাশ করে যে কীভাবে প্রথম মহাজাগতিক কাঠামো বিগ ব্যাং থেকে অবশিষ্ট আলোকে প্রভাবিত করেছিল।
এটি প্রথমবারের মতো ভূমি থেকে এমন একটি সংকেত সনাক্ত করা হয়েছে, যা শুধুমাত্র মহাকাশ টেলিস্কোপগুলি এটি অর্জন করতে পারে এমন পূর্বের অনুমানকে অস্বীকার করে। বিগ ব্যাং-এর ঠিক পরেই, মহাবিশ্ব গরম এবং ঘন ছিল। এটি ঠান্ডা হওয়ার সাথে সাথে, কণাগুলি নিরপেক্ষ পরমাণু তৈরি করতে একত্রিত হয়েছিল।
প্রায় 380,000 বছর পরে, আলো অবশেষে অবাধে চলতে পারে। এই আলো মহাজাগতিক মাইক্রোওয়েভ পটভূমি হিসাবে আজও বিদ্যমান। এর পর এল দীর্ঘ অন্ধকার সময়।
সেখানে কোন তারা ছিল না, ছায়াপথ ছিল না এবং কোন দৃশ্যমান আলো ছিল না। এই পর্যায়কে বলা হয় মহাজাগতিক অন্ধকার যুগ। বিগ ব্যাং-এর প্রায় 50 মিলিয়ন থেকে এক বিলিয়ন বছরের মধ্যে, প্রথম নক্ষত্র এবং ছায়াপথ তৈরি হতে শুরু করে।
বিজ্ঞানীরা এই সময়কালকে মহাজাগতিক ভোর বলে। এই সময়ের সংকেতগুলি বিশেষভাবে মূল্যবান কারণ তারা দেখায় কিভাবে মহাবিশ্ব অন্ধকার থেকে আলোর দিকে চলে গেছে।
জনসংখ্যা III নক্ষত্র হিসাবে পরিচিত, প্রথম দিকের নক্ষত্রগুলি ছিল বিশাল, প্রায় সম্পূর্ণ হাইড্রোজেন এবং হিলিয়াম দ্বারা গঠিত এবং দ্রুত পুড়ে যায়। তাদের অতিবেগুনী বিকিরণ হাইড্রোজেন গ্যাসের চারপাশে আয়নিত করে, আলোকে অবাধে ভ্রমণ করতে দেয় এবং মহাবিশ্বের অন্ধকার থেকে আলোতে পরিবর্তনকে চিহ্নিত করে।
অস্ট্রেলিয়ার পার্থে ইন্টারন্যাশনাল সেন্টার ফর রেডিও অ্যাস্ট্রোনমি রিসার্চের একজন গবেষণা বিজ্ঞানী লাইভ সায়েন্সকে বলেছেন, “এটি আমাদের মহাবিশ্বের সবচেয়ে অনাবিষ্কৃত সময়কালগুলির মধ্যে একটি।” “শুধু অনেক কিছু শেখার আছে।
“প্রাথমিক মহাবিশ্বের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সূত্রগুলির মধ্যে একটি হাইড্রোজেন থেকে আসে৷ বিগ ব্যাংয়ের পরে হাইড্রোজেন বেশিরভাগ স্থান পূর্ণ করেছিল৷
নিরপেক্ষ হাইড্রোজেন স্বাভাবিকভাবেই 21-সেন্টিমিটার লাইন নামে পরিচিত একটি দুর্বল রেডিও সংকেত তৈরি করে। এই সংকেত ট্র্যাক করে, বিজ্ঞানীরা শিখতে পারেন কিভাবে হাইড্রোজেন বিলিয়ন বছর আগে আচরণ করেছিল এবং প্রথম তারা এবং ব্ল্যাক হোলগুলি কীভাবে এটিকে প্রভাবিত করেছিল। মহাবিশ্ব প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে এই সংকেতটি দীর্ঘতর তরঙ্গদৈর্ঘ্যে প্রসারিত হয়েছিল।
এর মেরুকরণ, যার অর্থ তরঙ্গগুলি নির্দিষ্ট দিকগুলিতে সারিবদ্ধ, প্রাথমিক পদার্থের বন্টন এবং গতি প্রকাশ করতে পারে, যা মহাবিশ্বের বৃহৎ আকারের কাঠামোর একটি মানচিত্র প্রদান করে। এটি মহাজাগতিক বিবর্তন বোঝার জন্য মেরুকরণকে একটি মূল হাতিয়ার করে তোলে। দূরবর্তী ছায়াপথ থেকে আসা আলোর বিপরীতে, যা দেখতে খুব কঠিন হতে পারে, হাইড্রোজেন সংকেত একটি বড় গল্প বলে।
এটি দেখায় যে মহাকাশের বিশাল অঞ্চল জুড়ে কী ঘটছিল, কেবল যেখানে উজ্জ্বল বস্তুর অস্তিত্ব ছিল তা নয়। এই প্রাচীন মাইক্রোওয়েভগুলি কেবল ম্লানই নয়, মেরুকরণও করে—অর্থাৎ প্রাথমিক পদার্থের সাথে মিথস্ক্রিয়ার কারণে তাদের তরঙ্গগুলি নির্দিষ্ট দিকে সারিবদ্ধ হয়। পৃথিবী থেকে তাদের সনাক্ত করা অত্যন্ত চ্যালেঞ্জিং কারণ তারা সহজেই স্থলজ রেডিও শব্দ, উপগ্রহ এবং বায়ুমণ্ডলীয় অবস্থার দ্বারা নিমজ্জিত হয়।
CLASS টিম চিলিতে উচ্চ-উচ্চতার সাইটগুলি ব্যবহার করে, Nasa’s WMAP এবং ESA’s Planck-এর মতো মহাকাশ মিশনের সাথে তাদের ডেটা ক্রস-রেফারেন্স করে এবং প্রকৃত মহাজাগতিক সংকেতকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য সাবধানে হস্তক্ষেপ ফিল্টার করে এই চ্যালেঞ্জগুলি কাটিয়ে উঠেছে৷ REACH এবং ভবিষ্যত স্কয়ার কিলোমিটার অ্যারে (SKA) এর মতো প্রকল্পগুলি এই পর্যবেক্ষণগুলিকে প্রসারিত করার জন্য এবং মহাবিশ্ব জুড়ে অনুরূপ সংকেত সনাক্ত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।
যখন প্রথম তারাগুলি চালু হয়, তারা অতিবেগুনী এবং এক্স-রে বিকিরণ বন্ধ করে দেয়। এটি হাইড্রোজেন কীভাবে আচরণ করেছিল তা পরিবর্তন করেছে।
এই পরিবর্তনগুলি 21-সেন্টিমিটার সংকেতে রেকর্ড করা হয়। এর শক্তি এবং প্যাটার্ন অধ্যয়ন করে, বিজ্ঞানীরা প্রথম নক্ষত্রগুলি কখন গঠিত হয়েছিল এবং তারা কতটা শক্তিশালী ছিল তা বের করতে পারে। জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপের মতো টেলিস্কোপগুলি প্রাথমিক ছায়াপথ থেকে আলোর সন্ধান করে।
কিন্তু এই প্রাচীন হাইড্রোজেন সংকেতের জন্য বিজ্ঞানীরা রেডিও টেলিস্কোপের উপর নির্ভর করেন। রেডিও পর্যবেক্ষণ অপটিক্যাল এবং ইনফ্রারেড অধ্যয়নের পরিপূরক।
যদিও JWST প্রকৃত ছায়াপথ এবং নক্ষত্রের গঠন দেখায়, রেডিও সংকেতগুলি আশেপাশের গ্যাস এবং বড় আকারের কাঠামোর অবস্থা প্রকাশ করে। একসাথে, তারা প্রাথমিক মহাবিশ্বের একটি পূর্ণাঙ্গ চিত্র দেয়। এই প্রাচীন সংকেতগুলি অত্যন্ত দুর্বল, সহজেই পৃথিবী, উপগ্রহ এবং আমাদের নিজস্ব গ্যালাক্সি থেকে রেডিও শব্দের নিচে চাপা পড়ে যায়।
এজন্য বিজ্ঞানীদের খুবই সংবেদনশীল যন্ত্র এবং দূরবর্তী অবস্থানের প্রয়োজন। ভবিষ্যতের পর্যবেক্ষকগুলি এমনকি চাঁদে স্থাপন করা যেতে পারে, যেখানে পৃথিবীর হস্তক্ষেপ অবরুদ্ধ।
JWST ইতিমধ্যে মহাবিশ্বের প্রথম বছর থেকে আশ্চর্যজনকভাবে পরিপক্ক এবং বিশৃঙ্খল ছায়াপথ খুঁজে পেয়েছে। রেডিও পরিমাপের সাথে JWST ডেটা একত্রিত করা বিজ্ঞানীদের পরিবেশ এবং ছায়াপথ উভয়কেই বুঝতে দেয়। চিলির স্থল-ভিত্তিক টেলিস্কোপ থেকে সাম্প্রতিক পর্যবেক্ষণগুলি প্রায় 13 বিলিয়ন বছর আগের সংকেতগুলি তুলেছে।
এই সংকেতগুলি পরামর্শ দেয় যে মহাজাগতিক ভোরের সময় হাইড্রোজেন গ্যাস ইতিমধ্যেই শক্তিশালী বিকিরণ দ্বারা প্রভাবিত হয়েছিল। এটি দেখায় যে তারকারা তাদের পারিপার্শ্বিকতাকে পূর্বের ধারণার চেয়ে অনেক আগে প্রভাবিত করেছিল।
মেরুকরণ এবং 21-সেমি সংকেত নিদর্শন পরীক্ষা করে, গবেষকরা তারা গঠনের হার, তারার আকার এবং প্রাথমিক তারার আলোর তীব্রতা অনুমান করতে পারেন। প্রাচীনতম নক্ষত্রগুলি আমরা আজকের মতো দেখতে পাইনি।
তারা হাইড্রোজেন এবং হিলিয়াম থেকে গঠিত, প্রায় কোন ভারী উপাদান সঙ্গে. বিজ্ঞানীরা বিশ্বাস করেন যে এই তারাগুলি খুব বড় ছিল এবং দ্রুত পুড়ে যায়।
পর্যবেক্ষণগুলি আরও ইঙ্গিত করে যে প্রাথমিক ছায়াপথগুলি দ্রুত গঠিত হয়েছিল এবং প্রত্যাশার চেয়ে বেশি বিশৃঙ্খল ছিল। এটি ধীরে ধীরে গঠন গঠন সম্পর্কে পুরানো ধারণাগুলিকে চ্যালেঞ্জ করে এবং কীভাবে পদার্থ এত দ্রুত একত্রিত হয় সে সম্পর্কে প্রশ্ন উত্থাপন করে। নতুন আবিষ্কার সত্ত্বেও, অনেক কিছুই অস্পষ্ট থেকে যায়।
বিজ্ঞানীরা এখনও জানতে চান যে প্রথম নক্ষত্রগুলি কখন গঠিত হয়েছিল, তারা কতটা বিশাল ছিল এবং গ্যালাক্সিগুলি কত দ্রুত বৃদ্ধি পেয়েছিল। তারা বুঝতে চায় কিভাবে প্রথম দিকের ব্ল্যাক হোলগুলি তাদের আশেপাশের এবং আন্তঃগ্যালাক্টিক মাধ্যমকে আকৃতি দেয়। SKA, REACH, এবং চাঁদ-ভিত্তিক মানমন্দিরের মতো ভবিষ্যতের যন্ত্রগুলি অবশেষে এই রহস্যগুলির সমাধান করতে পারে।
মহাবিশ্বের প্রথম বিলিয়ন বছর সম্পর্কে শেখা বিজ্ঞানীদের বুঝতে সাহায্য করে যে সবকিছু কীভাবে হয়েছে। এটি পদার্থ, শক্তি এবং মহাজাগতিক গঠনকারী শক্তি সম্পর্কে তত্ত্বগুলিকে জানায়। যদিও আমরা সময়মতো ফিরে যেতে পারি না, এই প্রাচীন সংকেতগুলি আমাদের মহাবিশ্বের প্রথম অধ্যায়গুলি পড়তে দেয়।
পোলারাইজড মাইক্রোওয়েভগুলি পরীক্ষা করে, বিজ্ঞানীরা সনাক্ত করেন যে কীভাবে প্রাথমিক নক্ষত্র এবং ছায়াপথগুলি তাদের চারপাশকে প্রভাবিত করেছিল, বৃহৎ আকারের মহাজাগতিক কাঠামোকে আকৃতি দিয়েছিল এবং আধুনিক ছায়াপথগুলির ভিত্তি স্থাপন করেছিল। স্থল-ভিত্তিক প্রযুক্তি এখন এমন আবিষ্কারগুলিকে সক্ষম করছে যা একবার শুধুমাত্র স্পেস টেলিস্কোপগুলি অর্জন করতে পারত।
মিল্কিওয়ের চেয়ে পুরানো সংকেত সনাক্ত করা মহাজাগতিক ইতিহাস সম্পর্কে আমাদের বোঝার পরিবর্তন করছে। শক্তিশালী অপটিক্যাল টেলিস্কোপগুলির সাথে রেডিও পর্যবেক্ষণগুলিকে একত্রিত করে, বিজ্ঞানীরা ধীরে ধীরে মহাবিশ্বের প্রথম দিনগুলির একটি পরিষ্কার ছবি তৈরি করছেন৷
প্রতিটি নতুন সংকেত গল্পে আরেকটি অংশ যোগ করে যে অন্ধকার কীভাবে আলোর পথ দেখায়, এবং কীভাবে আমরা আজ যে মহাবিশ্বে বাস করি তা প্রথম আকার নিতে শুরু করে। পরের দশকগুলি মহাজাগতিক ভোর, এর তারা, গ্যালাক্সি এবং মহাজাগতিকের উৎপত্তি সম্পর্কে আরও বেশি উদ্ঘাটনের প্রতিশ্রুতি দেয়।