वेब ने खोजी वह गैलेक्सी, जहाँ से आया अब तक का सबसे दूर का फ़ास्ट रेडियो बर्स्ट

मिलीसेकंडों की कौंध

फ़ास्ट रेडियो बर्स्ट (FRB) रेडियो तरंगों के ऐसे स्पंद हैं जो मिलीसेकंडों तक चलते हैं और दूसरी गैलेक्सियों से हम तक पहुँचते हैं। पहला FRB 2007 में मिला था, पल्सरों की खोज के लिए किए गए एक सर्वेक्षण के पुराने, सहेजे हुए आँकड़ों में। ज़्यादातर FRB केवल एक बार दिखते हैं; कम संख्या में ऐसे भी हैं जो बार-बार चमकते हैं।

हम तक आते हुए हर स्पंद विरल, विद्युत-आवेशित गैस से गुज़रता है। इस गैस में कम आवृत्ति वाली रेडियो तरंगें ऊँची आवृत्ति वाली तरंगों से ज़्यादा पिछड़ जाती हैं। इसी देरी से खगोलविद परिक्षेपण माप (डिस्पर्शन मेज़र) निकालते हैं, यानी पूरे रास्ते में मौजूद मुक्त इलेक्ट्रॉनों की कुल गिनती। FRB 20240304B के लिए इसका मान असामान्य रूप से ऊँचा निकला, जो बहुत दूर के स्रोत की ओर इशारा करता था; लेकिन स्रोत के पास की घनी गैस या रास्ते में पड़ने वाले गैलेक्सी पुंजों की गैस भी इसे बढ़ा सकती है। दूरी का फ़ैसला केवल मूल गैलेक्सी का अभिरक्त विस्थापन (रेडशिफ्ट) ही कर सकता है।

रेडियो से मिली स्थिति से अभिरक्त विस्थापन तक

मीरकैट 64 रेडियो डिश एंटीनाओं का समूह है, जो 8 किलोमीटर के दायरे में फैले हैं। प्रस्फोट 00:50 UTC पर मीरट्रैप (MeerTRAP) की पकड़ में आया, जो क्षणिक संकेत खोजने वाली एक प्रणाली है। पकड़ में आते ही मीरट्रैप ने उस समय काम कर रहे 62 एंटीनाओं के 300 मिलीसेकंड के कच्चे आँकड़े सहेज लिए। इन आँकड़ों से कौंध की स्थिति लगभग आधे चाप सेकंड के भीतर तय हो गई, जो आकाश में पूरे चाँद की चौड़ाई के तीन-हज़ारवें हिस्से से भी कम है।

ज़मीन पर लगी केक और MMT दूरबीनों ने ऐसी छवियाँ लीं जिनमें बहुत मंद पिंड भी दिख सकते थे, पर उस जगह कुछ नहीं दिखा। इसके बाद वेब के NIRCam यंत्र ने प्रस्फोट की स्थिति से लगभग 0.3 चाप सेकंड दूर एक मंद गैलेक्सी खोजी; टीम की गणना के अनुसार यही गैलेक्सी मूल गैलेक्सी है, इसकी संभावना 97.5% है। वेब के NIRSpec स्पेक्ट्रोग्राफ ने उसमें मौजूद हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से आने वाला प्रकाश मापा, जिससे अभिरक्त विस्थापन 2.148 निकला। इसका अर्थ है कि हम तक पहुँचते-पहुँचते गैलेक्सी के दृश्य प्रकाश का तरंगदैर्घ्य खिंचकर मूल का लगभग तीन गुना हो जाता है, और वह प्रकाश अवरक्त में चला जाता है।

दूरी क्यों अहम है: गैलेक्सियों के बीच की गैस का हिसाब

ब्रह्मांड के साधारण पदार्थ का तीन-चौथाई से भी ज़्यादा हिस्सा गैलेक्सियों के बीच और उनके चारों ओर फैली विरल गैस के रूप में है, जो इतनी झीनी है कि दिखाई नहीं देती। किसी प्रस्फोट के परिक्षेपण माप की तुलना उसकी दूरी से करके इस गैस की मात्रा आँकी जा सकती है। 2020 में ज्याँ-पियर मैक्वार्ट की टीम ने मुट्ठी भर प्रस्फोटों से यही किया, और साधारण पदार्थ की जो मात्रा उन्हें मिली, वह प्रारंभिक ब्रह्मांड के मापनों से निकले अनुमान से मेल खाती थी। FRB 20240304B के साथ यह तरीक़ा कहीं ज़्यादा लंबे रास्ते पर आज़माया जा सकता है: उसका संकेत ब्रह्मांड के इतिहास के लगभग 80% हिस्से को पार करके हम तक आया है।

इस संकेत के रास्ते में उतने ही लंबे किसी आम रास्ते से ज़्यादा मुक्त इलेक्ट्रॉन थे। इस अतिरिक्त मात्रा का लगभग आधा हिस्सा टीम ने रास्ते में पड़ने वाली दो संरचनाओं से जोड़ा: लगभग 5.4 करोड़ प्रकाश वर्ष दूर स्थित कन्या गैलेक्सी पुंज, और अभिरक्त विस्थापन 0.31 पर गैलेक्सियों का एक समूह, जिसका पहले किसी को पता नहीं था। हम तक पहुँचते-पहुँचते स्पंद की अवधि भी बहुत खिंच गई थी, शायद ज़्यादातर उसकी अपनी गैलेक्सी की गैस के कारण। टीम का निष्कर्ष है कि इसी तरह खिंचे हुए प्रस्फोटों का एक पूरा वर्ग मौजूदा सर्वेक्षणों की पकड़ से छूट रहा है।

ये प्रस्फोट किससे पैदा होते हैं, यह सवाल अब भी अनसुलझा है

सबसे प्रबल दावेदार दो तरह के स्रोत हैं। माना जाता है कि न्यूट्रॉन तारों के जोड़ों को एक-दूसरे के चक्कर लगाते हुए पास आने और आपस में विलीन होने में अरबों साल लगते हैं, इसलिए ऐसे विलय पुरानी गैलेक्सियों में ज़्यादा होने चाहिए। मैग्नेटार, यानी बेहद प्रबल चुंबकीय क्षेत्र वाला युवा न्यूट्रॉन तारा, तारे बनने के किसी तेज़ दौर के बाद कुछ ही दसियों लाख वर्षों में बन सकता है, इसलिए वह उन गैलेक्सियों में ज़्यादा मिलना चाहिए जो अब भी तारे बना रही हैं। ज्ञात FRB की ज़्यादातर मूल गैलेक्सियाँ बड़ी हैं और तारे बनाती हैं। (स्पष्ट करें: किस तुलना में 'अपेक्षित'? जैसे 'ऐसी गैलेक्सियों के अपेक्षित द्रव्यमान का...'), और वह इतनी तेज़ी से तारे बनाती है कि मौजूदा दर पर वह अपने सारे तारे लगभग 5 करोड़ वर्षों में बना सकती थी: यानी उसके तारे युवा हैं। इसलिए टीम के अनुसार यहाँ विलय की संभावना बहुत कम है। 2020 में हमारी अपनी आकाशगंगा के एक मैग्नेटार, SGR 1935+2154, से ऐसा ही एक रेडियो प्रस्फोट आया था, जो दूसरी गैलेक्सियों से आए सबसे मंद प्रस्फोट से भी लगभग 40 गुना कमज़ोर था।

फिर भी 2022 में बार-बार चमकने वाले एक FRB का स्रोत M81 गैलेक्सी से जुड़े एक गोल तारागुच्छ में मिला। यह बहुत पुराने तारों का एक घना गोला है, जहाँ युवा मैग्नेटार नहीं बनने चाहिए। एक बार चमकने वाले और बार-बार चमकने वाले प्रस्फोटों का कारण एक ही है या नहीं, यह अब भी पता नहीं है।

इनमें से कुछ भी शौक़िया खगोलविदों के उपकरणों से नहीं देखा जा सकता: कौंध मिलीसेकंडों तक ही चली, और मूल गैलेक्सी बहुत ही ज़्यादा मंद है। वह कन्या तारामंडल में, खगोलीय विषुवत रेखा से लगभग 12° उत्तर में है। आकाश का यह हिस्सा सुदूर दक्षिण को छोड़कर दोनों गोलार्धों से दिखता है।