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

26 सेमी का अवलोकन रेडियो ब्रह्मांडीय हाइड्रोजन के अतिसूक्ष्म संक्रमण के कारण बनने वाले संकेत प्रारंभिक अध्ययन के लिए एक वैकल्पिक उपकरण प्रदान करते हैं ब्रम्हांड. जहाँ तक शिशु के तटस्थ युग का प्रश्न है ब्रम्हांड जब कोई प्रकाश उत्सर्जित नहीं होता था, तो 26 सेमी लाइनें शायद केवल खिड़की होती थीं। हालाँकि, ये पुनः स्थानांतरित हो गए रेडियो आरंभ में ब्रह्मांडीय हाइड्रोजन द्वारा उत्सर्जित संकेत ब्रम्हांड अत्यंत कमज़ोर 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 की व्यवस्थितता और आकाश से आने वाले अन्य संकेतों के साथ संदूषण था। पहुंच प्रयोग बाधा को दूर करने के लिए अनूठी पद्धति को नियोजित करना है। आशा है कि यह अनुसंधान समूह निकट भविष्य में इन मायावी संकेतों का विश्वसनीय रूप से पता लगाने में सक्षम होगा। सफल होने पर, REACH प्रयोग प्रारंभिक अध्ययन में '26 सेमी रेडियो खगोल विज्ञान' को सबसे आगे ला सकता है ब्रम्हांड और हमें शुरुआती रहस्यों को सुलझाने में बहुत मदद मिलेगी ब्रम्हांड. 

जब अध्ययन की बात आती है प्रारंभिक ब्रह्मांड, हाल ही में लॉन्च किया गया नाम जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) हमारे दिमाग में आता है. जेडब्लूएसटी, बेहद सफल उत्तराधिकारी गुड़गुड़ाहट दूरबीन, एक है अंतरिक्ष-आधारित, अवरक्त वेधशाला जो प्रारंभिक तारों और आकाशगंगाओं से ऑप्टिकल/अवरक्त संकेतों को पकड़ने के लिए सुसज्जित है ब्रम्हांड बिग बैंग के तुरंत बाद1. हालांकि, जेडब्लूएसटी जहां तक ​​तटस्थ युग से संकेत ग्रहण करने की बात है तो इसकी कुछ सीमाएँ हैं प्रारंभिक ब्रह्मांड संबंधित है।  

तालिका: इतिहास में युग ब्रम्हांड बिग बैंग के बाद से  

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

महाविस्फोट के 380 हजार वर्ष बाद तक, ब्रम्हांड आयनीकृत गैस से भरा हुआ था और पूरी तरह से अपारदर्शी था। 380k – 400 मिलियन वर्ष के बीच, ब्रम्हांड तटस्थ और पारदर्शी हो गया था. महाविस्फोट के बाद 400 मिलियन से शुरू होने वाले इस चरण के बाद पुनर्आयनीकरण का युग शुरू हुआ।  

आरंभिक तटस्थ युग के दौरान ब्रम्हांड, जब ब्रम्हांड तटस्थ गैसों से भरा हुआ था और पारदर्शी था, कोई ऑप्टिकल सिग्नल उत्सर्जित नहीं हुआ था (इसलिए इसे अंधकार युग कहा गया)। संघीकृत सामग्री प्रकाश उत्सर्जित नहीं करती है। इससे प्रारंभिक अध्ययन में चुनौती उत्पन्न होती है ब्रम्हांड तटस्थ युग का. हालाँकि, हाइपरफाइन संक्रमण (समानांतर स्पिन से अधिक स्थिर एंटी-समानांतर 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 पुनः 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 ब्रह्मांडीय हाइड्रोजन संकेतों का अवलोकन प्रारंभिक अध्ययन के लिए एक वैकल्पिक दृष्टिकोण प्रदान करता है ब्रम्हांड विशेषकर तटस्थ युग चरण का 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 द्रव्यमान और मुद्रास्फीति2.  

हालाँकि, आरंभ में ब्रह्मांडीय हाइड्रोजन द्वारा उत्सर्जित 21-सेमी संकेत ब्रम्हांड चरण मायावी है. इसके बेहद कमजोर होने की उम्मीद है (आकाश से निकलने वाले अन्य रेडियो सिग्नलों से भी करीब एक लाख गुना कमजोर)। परिणामस्वरूप, 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।  

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

यह विकास महत्वपूर्ण है क्योंकि इसमें सबसे अच्छे उपकरणों में से एक होने की क्षमता है (और इसकी तुलना में लागत प्रभावी भी है)। अंतरिक्ष-आधारित वेधशालाएँ जैसे जेम्स वेब) प्रारंभिक अध्ययन के लिए ब्रम्हांड साथ ही नई मौलिक भौतिकी के आगमन की संभावना भी।  

*** 

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 http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/james-webb-space-telescope-jwst-the-first-space-observatory-dedicated-to-the-study-of-early-universe/ 
  1. 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 
  1. ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय। ब्रह्मांड विज्ञान का दर्शन – 21 सेमी पृष्ठभूमि। पर उपलब्ध http://philosophy-of-cosmology.ox.ac.uk/21cm-background.html 
  1. 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 
  1. 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  
  1. 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 

*** 

उमेश प्रसाद
उमेश प्रसाद
विज्ञान पत्रकार | संस्थापक संपादक, साइंटिफिक यूरोपियन पत्रिका

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