CHIME टेलीस्कोप: केवल अपने डेटा के उपयोग से हाइड्रोजन संकेत की पहचान

किसी एक बिंदु पर केंद्रित होने के बजाय सर्वेक्षण के लिए डिज़ाइन किया गया टेलीस्कोप

CHIME के चार बड़े परावर्तक पारंपरिक घुमाए जा सकने वाले डिशों के बजाय लंबे, खुले अर्ध-बेलनाकार ढांचों जैसे दिखते हैं। प्रत्येक का माप लगभग 20 मीटर गुणा 100 मीटर है। वे स्थिर रहते हैं जबकि पृथ्वी का घूर्णन आकाश के विभिन्न हिस्सों को उनके दृश्य क्षेत्र में लाता है। यह डिज़ाइन किसी एकल डिश को एक चयनित पिंड से दूसरे पिंड की ओर घुमाने के बजाय एक विस्तृत क्षेत्र में बार-बार प्रेक्षण करने में सहायता करता है।

ये परावर्तक 1,024 दोहरे-ध्रुवीकरण वाले रिसीवरों के लिए रेडियो तरंगें एकत्र करते हैं। इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियां दिशा और आवृत्ति के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए उनके संकेतों को संयोजित करती हैं। यह उपकरण 400–800 मेगाहर्ट्ज के बीच कार्य करता है, जिसका अर्थ प्रति सेकंड करोड़ों तरंग चक्र है। इसलिए इसकी संरचना और कंप्यूटिंग प्रणाली एक ही मापन प्रक्रिया के हिस्से हैं: विकिरण एकत्र करना एक उपयोगी खगोलीय संकेत निकालने की केवल शुरुआत है।

हाइड्रोजन ब्रह्मांडीय संरचना का पता क्यों लगा सकता है

उदासीन हाइड्रोजन लगभग 21 सेंटीमीटर की तरंगदैर्ध्य से संबंधित रेडियो विकिरण उत्सर्जित कर सकता है। उदासीन का अर्थ है कि परमाणु आयनित होने के बजाय अपना इलेक्ट्रॉन बनाए रखता है। हाइड्रोजन व्यापक रूप से फैला हुआ है, इसलिए इसका संयुक्त उत्सर्जन बड़े क्षेत्रों में पदार्थ के वितरण का पता लगा सकता है। इंटेंसिटी मैपिंग प्रत्येक व्यक्तिगत आकाशगंगा की अलग, विस्तृत छवि की आवश्यकता के बजाय इस सामूहिक संकेत को मापती है।

ब्रह्मांडीय विस्तार अंतरिक्ष में यात्रा कर रहे विकिरण की तरंगदैर्ध्य को फैला देता है। इसे कॉस्मोलॉजिकल रेडशिफ्ट (ब्रह्मांडीय अभिरक्त विस्थापन) कहा जाता है, भले ही वह विकिरण दृश्यमान लाल प्रकाश न हो। लंबी तरंगदैर्ध्य कम आवृत्ति के अनुरूप होती है। इस विस्थापन को मापने से खगोलविदों को विकिरण को ब्रह्मांडीय इतिहास के विभिन्न चरणों से जोड़ने में मदद मिलती है। इसलिए आकाश की दिशा के साथ आवृत्ति की जानकारी को संयोजित करना एक त्रि-आयामी मानचित्र की ओर मार्ग प्रशस्त करता है।

आयु और बीते हुए समय के बीच का अंतर महत्वपूर्ण है। ब्रह्मांड का उस समय का प्रेक्षण करना जब वह लगभग पांच अरब वर्ष पुराना था, का अर्थ लगभग नौ अरब वर्ष पीछे देखना है। इसका यह अर्थ नहीं है कि संकेत ने केवल पांच अरब वर्षों तक यात्रा की। यह प्रेक्षण किसी दूरस्थ क्षेत्र को आज के रूप में दिखाने के बजाय वर्तमान माप को ब्रह्मांड की एक प्रारंभिक अवस्था से जोड़ता है।

अत्यधिक तीव्र व्यतिकरण से एक मंद संकेत को अलग करना

वैज्ञानिक चुनौती यह है कि वांछित हाइड्रोजन उत्सर्जन अन्य रेडियो संकेतों की तुलना में कमजोर होता है। हमारी अपनी आकाशगंगा से होने वाला उत्सर्जन, मानवीय रेडियो व्यतिकरण और उपकरण संबंधी प्रभाव इसे ढक सकते हैं। शोधकर्ताओं ने उन संदूषकों से ब्रह्मांडीय संकेत को अलग करने के लिए उन्नत प्रसंस्करण और परीक्षणों का उपयोग किया। अग्रभूमि विकिरण को हटाते समय इस बात का भी ध्यान रखा जाना चाहिए कि खोजा जा रहा मंद संकेत ही न हट जाए।

अध्ययन में 94 रातों के उन प्रेक्षणों का विश्लेषण किया गया जिन्हें 2019 में एकत्र किया गया था। सितंबर के जर्नल प्रकाशन से पहले ही एक प्रीप्रिंट प्रसारित किया जा चुका था, इसलिए ये प्रेक्षण इस सप्ताह नए सिरे से एकत्र नहीं किए गए थे। विश्लेषण में उपकरण के पूर्ण बैंड के भीतर एक संकीर्ण आवृत्ति अंतराल का उपयोग किया गया। बार-बार किए गए परीक्षणों में यह जांचा गया कि क्या यह प्रतीत होने वाली पहचान इसके बजाय व्यतिकरण या मापन त्रुटियों से उत्पन्न हो सकती है।

स्टैंडअलोन (स्वतंत्र) शब्द पहचान के साक्ष्य के स्रोत का वर्णन करता है, न कि यह दावा करता है कि अन्य सर्वेक्षण अनुपयोगी हैं। पहले की तुलनाओं में CHIME के प्रेक्षणों और स्वतंत्र रूप से मानचित्रित आकाशगंगाओं के बीच समानता खोजी गई थी। नए विश्लेषण ने पहचान के लिए उस बाहरी सहसंबंध की आवश्यकता के बिना CHIME के अपने डेटा से ही हाइड्रोजन संकेत प्राप्त किया। अन्य उपकरणों के साथ तुलना अभी भी व्याख्या का परीक्षण कर सकती है और प्रणालीगत त्रुटियों को उजागर करने में मदद कर सकती है।

डार्क-एनर्जी के प्रश्न में इसका क्या योगदान है

खगोलविद ब्रह्मांड के विस्तार के इतिहास की जांच करने के लिए विभिन्न ब्रह्मांडीय कालों में पदार्थ के वितरण का उपयोग करते हैं। उस विस्तार में देखे गए त्वरण की अज्ञात व्याख्या को डार्क एनर्जी नाम दिया गया है। यह कोई ऐसा पदार्थ नहीं है जिसकी CHIME द्वारा सीधे तस्वीर ली गई हो। हाइड्रोजन एक संकेतक (ट्रेसर) प्रदान करता है जिसका मापा गया पैटर्न ब्रह्मांडीय विकास के मॉडलों को सीमित और सटीक करने में मदद कर सकता है।

यह इस परिणाम को व्यापक वैज्ञानिक क्षमता वाली एक मापन पद्धति का प्रदर्शन बनाता है। एक विश्वसनीय सर्वेक्षण यह परीक्षण कर सकता है कि क्या विभिन्न प्रेक्षण विस्तार की एक सुसंगत कहानी बताते हैं। उस क्षमता को अधिक सटीक ब्रह्मांडीय निष्कर्षों में बदलने के लिए अभी भी अधिक प्रेक्षणों और प्रणालीगत त्रुटियों के सावधानीपूर्वक निवारण की आवश्यकता है। संकेत की सफल पहचान एक आवश्यक कदम है, न कि हर उस प्रश्न का उत्तर जिसकी जांच के लिए यह उपकरण बनाया गया था।

निष्कर्ष

CHIME की उपलब्धि पहचान स्थापित करने के लिए किसी अन्य सर्वेक्षण पर निर्भर रहे बिना सुदूर हाइड्रोजन संकेत को प्राप्त करना है। यह शोधकर्ताओं को रेडियो तीव्रता से बड़े पैमाने के मानचित्र बनाने के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करता है। अगला वैज्ञानिक महत्व उन मानचित्रों का विस्तार और परीक्षण करने, और फिर ब्रह्मांडीय विस्तार की प्रतिस्पर्धी व्याख्याओं की जांच करने के लिए उनका उपयोग करने से प्राप्त होगा।