प्रारंभिक ब्रह्मांड का अध्ययन: पहुंच प्रयोग ब्रह्मांडीय हाइड्रोजन से मायावी 21-सेमी रेखा का पता लगाने के लिए 

ब्रह्मांडीय हाइड्रोजन के अति सूक्ष्म संक्रमण के कारण बनने वाले 26 सेमी रेडियो संकेतों का अवलोकन प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन के लिए एक वैकल्पिक उपकरण प्रदान करता है। शिशु ब्रह्मांड के तटस्थ युग के लिए जब कोई प्रकाश उत्सर्जित नहीं होता था, 26 सेमी रेखाएं शायद केवल खिड़की होती हैं। हालांकि, प्रारंभिक ब्रह्मांड में कॉस्मिक हाइड्रोजन द्वारा उत्सर्जित ये रेडशिफ्टेड रेडियो सिग्नल बेहद कमजोर हैं और अब तक मायावी रहे हैं। 2018 में, EDGE प्रयोग ने 26 सेमी संकेतों का पता लगाने की सूचना दी लेकिन निष्कर्षों की स्वतंत्र रूप से पुष्टि नहीं की जा सकी। मुख्य मुद्दा उपकरण व्यवस्थित और आकाश से अन्य संकेतों के साथ संदूषण था। पहुंच प्रयोग अड़चन को दूर करने के लिए अनूठी पद्धति को नियोजित करना है। यह आशा की जाती है कि यह शोध समूह निकट भविष्य में इन मायावी संकेतों का विश्वसनीय रूप से पता लगाने में सक्षम होगा। सफल होने पर, रीच प्रयोग प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन में '26 सेमी रेडियो खगोल विज्ञान' को सबसे आगे ला सकता है और प्रारंभिक ब्रह्मांड के रहस्यों को जानने में हमारी बहुत मदद कर सकता है। 

जब प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन की बात आती है, तो हमारे दिमाग में हाल ही में लॉन्च किए गए जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) का नाम आता है। JWST, बेहद सफल हबल टेलीस्कोप का उत्तराधिकारी, एक अंतरिक्ष-आधारित, इन्फ्रारेड वेधशाला है जो बिग बैंग के तुरंत बाद ब्रह्मांड में गठित प्रारंभिक सितारों और आकाशगंगाओं से ऑप्टिकल/इन्फ्रारेड संकेतों को पकड़ने के लिए सुसज्जित है।¹. हालाँकि, JWST की कुछ सीमाएँ हैं जहाँ तक प्रारंभिक ब्रह्मांड के तटस्थ युग से संकेतों को लेने का संबंध है।  

तालिका: बिग बैंग के बाद से ब्रह्मांड के इतिहास में युग  

(स्रोत: ब्रह्मांड विज्ञान का दर्शन - 21 सेमी पृष्ठभूमि। पर उपलब्ध है http://philosophy-of-cosmology.ox.ac.uk/images/21-cm-background.jpg)  

बिग बैंग के 380 k साल बाद तक, ब्रह्मांड आयनित गैस से भरा हुआ था और पूरी तरह से अपारदर्शी था। 380k - 400 मिलियन वर्षों के बीच, ब्रह्मांड तटस्थ और पारदर्शी हो गया था। महाविस्फोट के बाद 400 मिलियन से शुरू होने वाले इस चरण के बाद पुनर्मिलन का युग शुरू हुआ।  

प्रारंभिक ब्रह्मांड के तटस्थ युग के दौरान, जब ब्रह्मांड तटस्थ गैसों से भरा हुआ था और पारदर्शी था, कोई ऑप्टिकल संकेत उत्सर्जित नहीं हुआ था (इसलिए इसे अंधकार युग कहा जाता है)। संघीकृत सामग्री प्रकाश का उत्सर्जन नहीं करती है। यह तटस्थ युग के प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन में एक चुनौती है। हालांकि, हाइपरफाइन संक्रमण (समानांतर स्पिन से अधिक स्थिर एंटी-पैरेलल स्पिन तक) के परिणामस्वरूप इस युग के दौरान ठंडे, तटस्थ ब्रह्मांडीय हाइड्रोजन द्वारा उत्सर्जित 21 सेमी तरंग दैर्ध्य (1420 मेगाहर्ट्ज के अनुरूप) का माइक्रोवेव विकिरण शोधकर्ताओं को अवसर प्रदान करता है। यह 21 सेमी माइक्रोवेव विकिरण पृथ्वी पर पहुंचने पर फिर से स्थानांतरित हो जाएगा और 200 मेगाहर्ट्ज से 10 मेगाहर्ट्ज आवृत्तियों पर रेडियो तरंगों के रूप में देखा जाएगा।^2,3.  

21 सेमी रेडियो खगोल विज्ञान: 21-सेंटीमीटर कॉस्मिक हाइड्रोजन संकेतों का अवलोकन प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन के लिए एक वैकल्पिक दृष्टिकोण प्रदान करता है, विशेष रूप से तटस्थ युग चरण जो किसी भी प्रकाश उत्सर्जन से रहित था। यह हमें नई भौतिकी के बारे में भी सूचित कर सकता है जैसे समय के साथ पदार्थ का वितरण, डार्क एनर्जी, डार्क मैटर, न्यूट्रिनो मास और मुद्रास्फीति².  

हालांकि, ब्रह्मांड के प्रारंभिक चरण के दौरान ब्रह्मांडीय हाइड्रोजन द्वारा उत्सर्जित 21-सेमी संकेत मायावी हैं। यह बेहद कमजोर होने की उम्मीद है (आसमान से निकलने वाले अन्य रेडियो संकेतों की तुलना में लगभग एक लाख गुना कमजोर)। नतीजतन, यह दृष्टिकोण अभी भी प्रारंभिक अवस्था में है।  

2018 में, शोधकर्ताओं ने 78 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर ऐसे रेडियो सिग्नल का पता लगाने की सूचना दी थी, जिसका प्रोफाइल काफी हद तक प्राइमर्डियल कॉस्मिक हाइड्रोजन द्वारा उत्सर्जित 21-सेंटीमीटर सिग्नल की अपेक्षाओं के अनुरूप था।⁴. लेकिन प्राइमरी 21-सेमी रेडियो सिग्नल की इस पहचान की स्वतंत्र रूप से पुष्टि नहीं की जा सकी, इसलिए प्रयोग की विश्वसनीयता अब तक स्थापित नहीं की जा सकी। मुख्य मुद्दा अग्रभूमि रेडियो संकेतों के साथ दूषित होना प्रतीत होता है।  

नवीनतम मील का पत्थर 21 जुलाई 2022 को कॉस्मिक हाइड्रोजन (रीच) के विश्लेषण के लिए रेडियो प्रयोग की रिपोर्ट है। रीच इन कमजोर मायावी ब्रह्मांडीय रेडियो संकेतों का पता लगाने के लिए उपन्यास प्रयोगात्मक दृष्टिकोण का उपयोग करेगा और इस प्रकार 21-सेंटीमीटर ब्रह्मांडीय संकेतों की पुष्टि के लिए एक नई आशा प्रदान करेगा।  

ब्रह्मांडीय हाइड्रोजन (रीच) के विश्लेषण के लिए रेडियो प्रयोग एक आकाश-औसत 21-सेमी प्रयोग है। इसका उद्देश्य डेटा में अवशिष्ट व्यवस्थित संकेतों से संबंधित उपकरणों के सामने आने वाले मुद्दों का प्रबंधन करके टिप्पणियों में सुधार करना है। यह बायेसियन आँकड़ों का उपयोग करते हुए अग्रभूमि और ब्रह्माण्ड संबंधी संकेत के साथ-साथ सिस्टमैटिक्स का पता लगाने और संयुक्त रूप से समझाने पर ध्यान केंद्रित करता है। प्रयोग में दो अलग-अलग एंटेना, एक अल्ट्रा-वाइडबैंड सिस्टम (लगभग 7.5 से 28 के बीच रेडशिफ्ट रेंज) और इन-फील्ड माप के आधार पर एक रिसीवर कैलिब्रेटर के साथ एक साथ अवलोकन शामिल हैं।  

प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन के साथ-साथ नए मौलिक भौतिकी की शुरुआत की संभावना के लिए यह विकास महत्वपूर्ण उपकरणों में से एक है (और जेम्स वेब जैसे अंतरिक्ष-आधारित वेधशालाओं की तुलना में लागत प्रभावी भी है)।  

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सन्दर्भ:  

1. प्रसाद यू।, 2021। जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST): प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन के लिए समर्पित पहला अंतरिक्ष वेधशाला। वैज्ञानिक यूरोपीय. 6 नवंबर 2021 को पोस्ट किया गया। पर उपलब्ध है https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/james-webb-space-telescope-jwst-the-first-space-observatory-dedicated-to-the-study-of-early-universe/ 

2. प्रिचर्ड जेए और लोएब ए, 2012। 21 वीं सदी में 21 सेमी ब्रह्मांड विज्ञान। भौतिकी में प्रगति पर रिपोर्ट 75 086901। पर उपलब्ध है https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/75/8/086901. arXiv पर प्रीप्रिंट उपलब्ध है https://arxiv.org/abs/1109.6012  पीडीएफ संस्करण  https://arxiv.org/pdf/1109.6012.pdf 

3. ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय। ब्रह्मांड विज्ञान का दर्शन – 21 सेमी पृष्ठभूमि। पर उपलब्ध http://philosophy-of-cosmology.ox.ac.uk/21cm-background.html 

4. बोमन, जे।, रोजर्स, ए।, मोनसाल्वे, आर। एट अल। आकाश-औसत स्पेक्ट्रम में 78 मेगाहर्ट्ज़ पर केंद्रित एक अवशोषण प्रोफ़ाइल। प्रकृति 555, 67-70 (2018)। https://doi.org/10.1038/nature25792 

5. डी लेरा एसेडो, ई।, डिविलियर्स, डीआईएल, रज़ावी-घोड्स, एन। एट अल। रेडशिफ्ट z 21–7.5 से 28-सेमी हाइड्रोजन सिग्नल का पता लगाने के लिए REACH रेडियोमीटर। नेट एस्ट्रोन (2022)। https://doi.org/10.1038/s41550-022-01709-9  

6. Eloy de Lera Acedo 2022। पहुंच रेडियोमीटर के साथ शिशु ब्रह्मांड के रहस्यों का अनावरण। पर ऑनलाइन उपलब्ध है  https://astronomycommunity.nature.com/posts/u 

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