एक ब्लैक होल जो तारकीय पतन से नहीं बना है 

बिग बैंग के लगभग 700 मिलियन वर्ष बाद (जॉइंट वर्ल्ड स्टार रेडियो स्टेशन) द्वारा प्रारंभिक ब्रह्मांड में देखे गए लिटिल रेड डॉट (एलआरडी) एबेल 2744-क्यूएसओ1 में मौजूद ब्लैक होल एक सुपरमैसिव ब्लैक होल है, जो किसी विशाल आकाशगंगा से ऊर्जा प्राप्त किए बिना अपने वर्तमान आकार तक पहुंचा है। तारकीय विकास के मानक मॉडल के अनुसार, ब्लैक होल बड़े तारों की मृत्यु से बनते हैं, जब उनके जीवनकाल के अंत में तारकीय कोर के ढहने के परिणामस्वरूप उनका ईंधन समाप्त हो जाता है। ये ब्लैक होल एक विशाल आकाशगंगा से पदार्थ ग्रहण करके आकार में बढ़ते हैं। लिटिल रेड डॉट क्यूएसओ1 का ब्लैक होल इस मॉडल में फिट नहीं बैठता और यह अनोखा है। यह मानक तारकीय विकास के बिना सीधे बना है, यानी यह किसी बड़े मरते हुए तारे के कोर के ढहने का अवशेष नहीं है। इसके बजाय, यह या तो एक प्रत्यक्ष ढहने वाला ब्लैक होल (डीसीबीएच) है या एक आदिम ब्लैक होल (पीबीएच) है। तारकीय ढहने से नहीं बने ब्लैक होल के बारे में पहले भी सिद्धांत दिए गए थे। यह एक ऐसे ब्लैक होल का प्रमाण है जो मानक तारकीय विकास से परे एक प्रक्रिया के माध्यम से बनता है ।

ब्लैक होल का निर्माण कैसे होता है? तारकीय विकास के मानक मॉडल के अनुसार, ब्लैक होल विशाल तारों के विकास की अंतिम अवस्था के उत्पाद हैं। तारे समय के साथ बदलते रहते हैं। 

किसी तारे का जीवन आकाशगंगा में गैस और धूल के विशाल अंतरतारकीय बादलों में शुरू होता है, जहाँ कम तापमान और उच्च घनत्व वाले क्षेत्रों में गैसें गुच्छों में जमा हो जाती हैं। ये गुच्छे धीरे-धीरे अधिक से अधिक पदार्थ इकट्ठा करते हैं और बढ़ते जाते हैं। एक समय पर, गुरुत्वाकर्षण बल बढ़ने के कारण ये गुच्छे ढह जाते हैं। ढहने के दौरान होने वाले घर्षण से पदार्थ गर्म हो जाता है और एक नवजात तारे का जन्म होता है। यह तारे के जीवन चक्र का प्रोटोस्टार चरण है। गुरुत्वाकर्षण के कारण यह ढहना जारी रहता है, जिससे प्रोटोस्टार के केंद्र में तापमान और दबाव धीरे-धीरे बढ़ता जाता है। कुछ समय बाद, तापमान और दबाव इतना अधिक हो जाता है कि हाइड्रोजन नाभिक आपस में जुड़ सकें। नाभिकीय संलयन से भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है, जो पदार्थ को इतना गर्म कर देती है कि गुरुत्वाकर्षण के कारण आगे ढहना रुक जाता है। यह तारे का 'मुख्य अनुक्रम चरण' है। हाइड्रोजन इसका मुख्य ईंधन है। 

जब ईंधन खत्म हो जाता है, तो नाभिकीय संलयन रुक जाता है और गुरुत्वाकर्षण के आंतरिक बल को संतुलित करने के लिए पदार्थों को गर्म करने के लिए ऊर्जा नहीं बचती है, जिससे कोर ढह जाता है और एक सघन अवशेष बच जाता है। यही तारे का अंत है। मृत तारा या सघन अवशेष मूल तारे के द्रव्यमान के आधार पर या तो श्वेत बौना तारा, न्यूट्रॉन तारा या ब्लैक होल होता है । 20 सौर द्रव्यमान (>20 M⦿) से अधिक भारी तारे, तारकीय विकास के अंत में, जब ईंधन खत्म हो जाता है, तो ब्लैक होल बन जाते हैं। यह मानक प्रक्रिया है - तारे और आकाशगंगाएँ पहले बनती हैं, और ब्लैक होल तारकीय विकास के अंतिम चरण के रूप में बाद में बनते हैं। ऐसे ब्लैक होल का द्रव्यमान आकाशगंगा के कुल द्रव्यमान से बहुत कम होता है।

ब्लैक होल का गैर-तारकीय निर्माण

क्या तारों के कोर के ढहने के अलावा अन्य तरीकों से भी ब्लैक होल बन सकते हैं? दो "गैर-तारकीय" निर्माण चैनलों के बारे में सिद्धांत दिए गए हैं। 

प्रारंभिक ब्रह्मांड में, एक विशाल आदिम गैस बादल सामान्य तारा निर्माण और विकास को दरकिनार करते हुए सीधे ब्लैक होल में परिवर्तित हो सकता है, जिससे प्रत्यक्ष पतन ब्लैक होल (DCBH) का निर्माण होता है। मानक तारकीय विकास की भागीदारी के बिना सीधे निर्मित अन्य काल्पनिक ब्लैक होल आदिम ब्लैक होल (PBH) हैं। PBH बिग बैंग के अवशेष हैं जो बिग बैंग के तुरंत बाद, बहुत प्रारंभिक ब्रह्मांड के अत्यधिक घनत्व उतार-चढ़ाव में निर्मित हुए थे। 

गैर-तारकीय चैनलों के माध्यम से बनने वाले ब्लैक होल केवल सैद्धांतिक हैं, इसलिए वे काल्पनिक हैं। लेकिन दिसंबर 2021 में प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन के लिए समर्पित एक अवरक्त अंतरिक्ष वेधशाला, जेडब्ल्यूएसटी के प्रक्षेपण के साथ ही स्थिति तेजी से बदलने लगी।

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (जेडब्ल्यूएसटी) ने प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन में क्रांतिकारी बदलाव ला दिया है। 

जेडब्ल्यूएसटी ने कई ऐसे अवलोकन किए हैं जो प्रारंभिक ब्रह्मांड के बारे में हमारी समझ को चुनौती दे रहे हैं। इनमें से एक अवलोकन जेडीएस-जीएस-जेड14-0 आकाशगंगा का है, जिसका रेडशिफ्ट 14.32 है, जो इसे अब तक की सबसे दूर स्थित आकाशगंगा बनाता है। यह आकाशगंगा बिग बैंग के लगभग 290 मिलियन वर्ष बाद प्रारंभिक ब्रह्मांड में बनी थी, फिर भी यह एक विशाल, द्रव्यमानयुक्त और अत्यधिक चमकीली आकाशगंगा है। यह धातु-समृद्ध भी पाई गई, जिसका अर्थ है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड में लगभग 290 मिलियन वर्षों के भीतर विशाल तारों की कई पीढ़ियाँ जन्म से लेकर सुपरनोवा विस्फोट तक अपना जीवन चक्र पूरा कर चुकी होंगी। इसी प्रकार, बिग बैंग के लगभग एक अरब वर्ष बाद की प्रारंभिक ब्रह्मांड आकाशगंगा जीएस-एनडीजी-9422 रासायनिक रूप से जटिल पाई गई, जिसमें कोई पॉपुलेशन III तारे नहीं हैं। वर्तमान समझ के अनुसार, प्रारंभिक ब्रह्मांड के तारों की पहली पीढ़ी शून्य धातुयुक्त पॉपुलेशन III तारे होने चाहिए। (खगोल विज्ञान में, हीलियम से भारी किसी भी तत्व को धातु माना जाता है। ऑक्सीजन, नाइट्रोजन आदि जैसे रासायनिक अधातु ब्रह्मांडीय संदर्भ में धातु हैं। सुपरनोवा घटना के बाद प्रत्येक पीढ़ी में तारे धातु-समृद्ध होते जाते हैं।) 

जेडब्ल्यूएसटी ने प्रारंभिक ब्रह्मांड में सुपरमैसिव ब्लैक होल का भी अवलोकन किया है। ऐसा ही एक ब्लैक होल बिग बैंग के लगभग 700 मिलियन वर्ष बाद का है और इसका द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान से कुछ मिलियन गुना अधिक है। इसकी शुरुआत जेडब्ल्यूएसटी द्वारा लिटिल रेड डॉट्स (एलआरडी) के अवलोकन से हुई, जिन्हें 2022 में जेडब्ल्यूएसटी के पहले डेटा रिलीज़ में देखा गया था। इन लाल रंग के सघन पिंडों में वी-आकार के स्पेक्ट्रा थे और इनमें उच्च वेग वाली हाइड्रोजन गैस का उत्सर्जन देखा गया। 

लिटिल रेड डॉट QSO1 (या Abell2744-QSO1) 

QSO1 (या Abell2744-QSO1) एक विशिष्ट छोटा लाल बिंदु है, जिसका व्यास लगभग 1,300 प्रकाश-वर्ष है और यह 13 अरब प्रकाश-वर्ष से अधिक की दूरी पर स्थित है। यह बिग बैंग के मात्र 700 मिलियन वर्ष बाद प्रारंभिक ब्रह्मांड में अस्तित्व में आया था। यह आकाशगंगा समूह Abell 2744 (पेंडोरा क्लस्टर) द्वारा गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के कारण प्रभावित है, जिसके परिणामस्वरूप यह आवर्धित और तिगुना प्रतिबिंब के रूप में आकाश में तीन अलग-अलग स्थानों पर दिखाई देता है। परिणामस्वरूप, QSO1 का अध्ययन अन्य अधिकांश छोटे लाल बिंदुओं की तुलना में आसान है। 

इस छोटे लाल बिंदु (एलआरडी) के विस्तृत अध्ययन से शोधकर्ताओं ने यह निष्कर्ष निकाला है कि कुछ अतिविशाल ब्लैक होल आरंभ से ही विशाल थे। इनका निर्माण तारकीय पतन की प्रक्रिया के बिना और इन्हें पोषण देने वाली किसी अधिक विशाल आकाशगंगा के बिना हुआ था। 

QSO का मतलब क्वासी-स्टेलर ऑब्जेक्ट (जिसे आमतौर पर क्वासर कहा जाता है) है। 

प्रारंभिक अध्ययनों से पता चला था कि QSO1 सूर्य के द्रव्यमान से लगभग 40 मिलियन गुना अधिक द्रव्यमान वाले एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के चारों ओर चक्कर लगा रहे चमकते हाइड्रोजन और हीलियम गैस के बादल से कहीं अधिक है। हालांकि, यह अनिश्चितता बनी हुई थी कि क्या वास्तव में इसका द्रव्यमान इतना ही था। इसका कारण यह था कि इससे पहले, प्रारंभिक ब्रह्मांड में ब्लैक होल के द्रव्यमान के सभी मापन अप्रत्यक्ष थे, जो स्थानीय ब्रह्मांड में उनके बारे में हमारे ज्ञान पर आधारित अनुमानों पर आधारित थे। हमें यह नहीं पता था कि क्या वे अनुमान वास्तव में प्रारंभिक ब्रह्मांड पर लागू होते हैं। 

शोधकर्ताओं ने यह पहचाना कि यदि QSO1 का ब्लैक होल वास्तव में इतना विशाल है, तो वे JWST पर लगे इंटीग्रल फील्ड यूनिट (IFU) का उपयोग करके इसके चारों ओर घूम रही गैस पर इसके गुरुत्वाकर्षण के प्रभावों का पता लगा सकते हैं, साथ ही गैस में विभिन्न तत्वों के वितरण का मानचित्रण भी कर सकते हैं। इसलिए, उन्होंने IFU प्रेक्षणों का उपयोग करके ब्लैक होल के चारों ओर हाइड्रोजन गैस की गति का मानचित्रण किया। 

केंद्र से दूरी के फलन के रूप में घूर्णन वेग के आरेख से पता चला कि गैस केप्लरियन गति करती है, जिसका अर्थ है कि लिटिल रेड डॉट QSO1 का अधिकांश द्रव्यमान केंद्र में स्थित ब्लैक होल में केंद्रित है। यदि द्रव्यमान वितरित होता, तो गैस सौर मंडल में ग्रहों द्वारा सूर्य की परिक्रमा करने के समान पूर्ण केप्लरियन तरीके से केंद्रीय बिंदु की परिक्रमा नहीं करती। 

केप्लरियन गति गुरुत्वाकर्षण के नियमों द्वारा नियंत्रित होती है, इसलिए गैस के वेग के मापन से शोधकर्ताओं को ब्लैक होल के द्रव्यमान की सीधी गणना करने में सहायता मिली। यह प्रारंभिक ब्रह्मांड के ब्लैक होल के द्रव्यमान का पहला प्रत्यक्ष मापन था। यह पाया गया कि QSO1 का ब्लैक होल लगभग 50 करोड़ सौर द्रव्यमान का है। साथ ही, यह ब्लैक होल QSO1 के कुल द्रव्यमान का दो-तिहाई है। यह अत्यंत असामान्य है क्योंकि आस-पास की आकाशगंगाओं में अतिविशाल ब्लैक होल आमतौर पर मेजबान आकाशगंगा के कुल द्रव्यमान का केवल एक छोटा सा अंश ही बनाते हैं।

इसके अलावा, IFU संरचना मानचित्रों के विश्लेषण से पता चला कि QSO1 में मौजूद गैस लगभग पूरी तरह से हाइड्रोजन और हीलियम है। तारों और तारकीय मलबे से समृद्ध आकाशगंगा में ऑक्सीजन जैसे भारी तत्व होने चाहिए, लेकिन QSO1 में धातु की मात्रा अत्यंत कम है, जो सूर्य की तुलना में 0.5% से भी कम है, जिसका अर्थ है कि QSO1 का आकाशगंगाई वातावरण अत्यंत शुद्ध है।

अपनी मेजबान आकाशगंगा के सापेक्ष QSO1 का विशाल द्रव्यमान यह दर्शाता है कि इसका निर्माण छोटे तारकीय द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के क्रमिक विलय और पोषण से नहीं हुआ होगा। स्पष्ट रूप से, लिटिल रेड डॉट QSO1 का ब्लैक होल तारकीय विकास प्रक्रिया से पहले का है। यह बिग बैंग के पहले सेकंड के भीतर बने एक भारी बीज (आदिम ब्लैक होल) से विकसित हो सकता है या कुछ समय बाद गैस के एक विशाल बादल के पतन (प्रत्यक्ष पतन ब्लैक होल) से विकसित हो सकता है और संभवतः इसके चारों ओर एक आकाशगंगा के निर्माण के प्रारंभिक चरणों में है। फिलहाल यह कहना संभव नहीं है कि लिटिल रेड डॉट QSO1 का अतिविशाल ब्लैक होल एक आदिम ब्लैक होल (PBH) है या प्रत्यक्ष पतन ब्लैक होल (DCBH); हालांकि, प्रारंभिक ब्रह्मांड में ब्लैक होल के गैर-तारकीय निर्माण के प्रमाण मौजूद हैं।

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सन्दर्भ: 

1. मायोलिनो आर., एट अल 2026. बिग बैंग के 700 मिलियन वर्ष बाद लगभग प्राचीन आकाशगंगा में एक ब्लैक होल। मंथली नोटिस ऑफ द रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी, वॉल्यूम 548, अंक 1, मई 2026, staf2109। 06 अप्रैल 2026 को प्रकाशित। DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staf2109
2. जुओड्ज़बालिस, आई., मार्कोनसिनी, सी., डी'यूजेनियो, एफ. एट अल. उच्च रेडशिफ्ट पर एक छोटे लाल बिंदु में प्रत्यक्ष ब्लैक होल द्रव्यमान माप। नेचर 653, 1017–1021 (2026)। 27 मई 2026 को प्रकाशित। डीओआई: https://doi.org/10.1038/s41586-026-10579-4
3. नासा के वेब टेलीस्कोप ने एक ऐसे ब्लैक होल का खुलासा किया है जो अपनी आकाशगंगा से पहले बना था। 27 मई 2026 को प्रकाशित। उपलब्ध है https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-reveals-black-hole-that-formed-before-its-galaxy/

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