நட்சத்திரச் சரிவினால் உருவாகாத ஒரு கருந்துளை 

பிரபஞ்சத்தின் தொடக்க காலத்தில் (பெருவெடிப்பு நிகழ்ந்து சுமார் 700 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு) JWST-ஆல் உற்றுநோக்கப்பட்ட, சிறிய சிவப்புப் புள்ளி (LRD) அபல் 2744-QSO1-இல் உள்ள கருந்துளை, தனக்கு உணவளிக்க மிகப் பெரிய விண்மீன் மண்டலம் எதுவும் இல்லாமல் தனது தற்போதைய அளவிற்கு வளர்ந்த ஒரு மீப்பெரும் கருந்துளையாகும். விண்மீன் பரிணாம வளர்ச்சியின் வழக்கமான மாதிரியின்படி, பெரிய விண்மீன்கள் தங்கள் வாழ்வின் இறுதியில், விண்மீன் மையச் சரிவின் விளைவாக எரிபொருள் தீர்ந்து இறக்கும்போது கருந்துளைகள் உருவாகின்றன. இந்தக் கருந்துளைகள் மிகப் பெரிய விண்மீன் மண்டலத்திலிருந்து வரும் பொருளை உட்கொண்டு அளவில் வளர்கின்றன. சிறிய சிவப்புப் புள்ளி QSO1-இன் கருந்துளை இந்தக் கட்டமைப்பிற்குப் பொருந்தவில்லை, மேலும் இது ஒரு புதுமையானதாகும். இது வழக்கமான விண்மீன் பரிணாம வளர்ச்சி இல்லாமல் நேரடியாக உருவாகியுள்ளது, அதாவது, இது இறக்கும் நிலையில் உள்ள ஒரு பெரிய விண்மீனின் மையச் சரிவின் எச்சம் அல்ல . மாறாக, இது ஒரு நேரடிச் சரிவுக் கருந்துளை (DCBH) அல்லது ஒரு ஆதிக் கருந்துளை (PBH) ஆகும். விண்மீன் சரிவினால் உருவாகாத கருந்துளைகள் முன்னரே கோட்பாட்டு ரீதியாக முன்வைக்கப்பட்டன. இது, வழக்கமான விண்மீன் பரிணாம வளர்ச்சிக்கு அப்பாற்பட்ட ஒரு செயல்முறையின் மூலம் உருவாகும் ஒரு கருந்துளைக்கான சான்றாகும்.

கருந்துளை எவ்வாறு உருவாகிறது? நட்சத்திரப் பரிணாம வளர்ச்சியின் நிலையான மாதிரியின்படி, கருந்துளைகள் என்பவை பேரளவு நட்சத்திரங்களின் பரிணாம வளர்ச்சியின் இறுதிக்கட்ட விளைபொருட்கள் ஆகும். காலப்போக்கில் நட்சத்திரங்கள் மாற்றங்களுக்கு உள்ளாகின்றன. 

ஒரு விண்மீனின் வாழ்க்கை, விண்மீன் மண்டலத்தில் உள்ள பெரிய விண்மீன்களுக்கு இடையேயான வாயு மற்றும் தூசி மேகங்களில், குறைந்த வெப்பநிலை காரணமாக வாயுக்கள் அதிக அடர்த்தி கொண்ட பைகளில் ஒன்றுகூடுவதால் தொடங்குகிறது. இந்தக் கட்டிகள் படிப்படியாக மேலும் மேலும் பொருளைச் சேகரித்து வளர்கின்றன. ஒரு கட்டத்தில், அதிகரித்த ஈர்ப்பு உள்நோக்கிய விசையின் காரணமாக கட்டிகள் சரிந்துவிடுகின்றன. சரிவின் போது ஏற்படும் உராய்வு, பொருளைச் சூடாக்கி, ஒரு இளம் விண்மீன் பிறக்கிறது. இது விண்மீன் வாழ்க்கைச் சுழற்சியில் முன்விண்மீன் நிலை ஆகும். இந்த ஈர்ப்புச் சரிவு மேலும் தொடர்வதால், முன்விண்மீனின் மையத்தில் வெப்பநிலையும் அழுத்தமும் படிப்படியாக அதிகரிக்கின்றன. காலப்போக்கில், ஹைட்ரஜன் அணுக்கருக்கள் இணைவதற்குப் போதுமான அளவு வெப்பநிலையும் அழுத்தமும் உயர்கின்றன. அணுக்கரு இணைவு ஒரு பெரும் அளவிலான ஆற்றலை வெளியிடுகிறது, இது ஈர்ப்பு விசையின் கீழ் மேலும் சரிவதைத் தடுக்கும் அளவுக்குப் பொருளைச் சூடாக்குகிறது. இது விண்மீனின் 'முதன்மை வரிசை நிலை' ஆகும். ஹைட்ரஜன் இதன் முக்கிய எரிபொருளாகும். 

எரிபொருள் தீர்ந்துவிடும்போது, ​​அணுக்கரு இணைவு நின்றுவிடுகிறது. மேலும், உள்நோக்கிய ஈர்ப்பு விசையைச் சமன் செய்யப் பொருட்களை வெப்பப்படுத்த ஆற்றல் இல்லாததால், மையப்பகுதி சரிந்து, ஒரு அடர்த்தியான எச்சத்தை விட்டுச்செல்கிறது. இதுவே அந்த நட்சத்திரத்தின் முடிவாகும். இறந்த நட்சத்திரம் அல்லது அந்த அடர்த்தியான எச்சம், அதன் மூல நட்சத்திரத்தின் நிறையைப் பொறுத்து, ஒரு வெண் குள்ளன், அல்லது நியூட்ரான் நட்சத்திரம், அல்லது கருந்துளையாக இருக்கும் . 20 சூரிய நிறைகளுக்கு மேல் (>20 M⦿) அதிக நிறை கொண்ட நட்சத்திரங்கள், நட்சத்திரப் பரிணாமத்தின் முடிவில் எரிபொருள் தீர்ந்துவிடும்போது கருந்துளைகளாக மாறுகின்றன. இதுவே வழக்கமான வழிமுறையாகும் – முதலில் நட்சத்திரங்களும் விண்மீன் திரள்களும் உருவாகின்றன, பின்னர் நட்சத்திரப் பரிணாமத்தின் இறுதிக் கட்டமாகக் கருந்துளைகள் உருவாகின்றன. அத்தகைய கருந்துளைகளின் நிறை, விண்மீன் திரளின் ஒட்டுமொத்த நிறையை விட மிகவும் குறைவாக இருக்கும்.

விண்மீன் அல்லாத கருந்துளைகளின் உருவாக்கம்

விண்மீன் மையச் சரிவைத் தவிர வேறு வழிகளில் கருந்துளைகள் உருவாக முடியுமா? இரண்டு “விண்மீன் அல்லாத” உருவாக்க வழிகள் கோட்பாட்டு ரீதியாக முன்வைக்கப்பட்டுள்ளன. 

பிரபஞ்சத்தின் தொடக்க காலத்தில், ஒரு பெரிய ஆதி வாயு மேகம், சாதாரண நட்சத்திர உருவாக்கம் மற்றும் பரிணாம வளர்ச்சியைத் தவிர்த்து, நேரடியாக ஒரு கருந்துளையாகச் சரிந்து, நாம் நேரடிச் சரிவுக் கருந்துளைகள் (DCBHs) என்று அழைப்பவற்றைத் தோற்றுவிக்கக்கூடும். வழக்கமான நட்சத்திரப் பரிணாம வளர்ச்சியின் ஈடுபாடு இல்லாமல் நேரடியாக உருவான மற்ற கருதுகோள் கருந்துளைகள் ஆதிக் கருந்துளைகள் (PBHs) ஆகும். ஆதிக் கருந்துளைகள் என்பவை, பெருவெடிப்பு நிகழ்ந்த சிறிது காலத்திற்குப் பிறகு, பிரபஞ்சத்தின் மிகத் தொடக்க காலத்தில் ஏற்பட்ட தீவிர அடர்த்தி ஏற்ற இறக்கங்களில் உருவான பெருவெடிப்பின் எச்சங்கள் ஆகும். 

"விண்மீன் அல்லாத" வழிகளில் உருவாகும் கருந்துளைகள் வெறும் கோட்பாட்டு ரீதியானவையே, எனவே அவை கருதுகோள் சார்ந்தவை. ஆனால், ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய ஆய்விற்காக அர்ப்பணிக்கப்பட்ட அகச்சிவப்பு விண்வெளி ஆய்வகமான JWST, டிசம்பர் 2021-ல் ஏவப்பட்டதிலிருந்து, நிலைமை வேகமாக மாறத் தொடங்கியது.

ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கி (JWST) ஆரம்பகால பிரபஞ்ச ஆய்வில் புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளது. 

ஆரம்பகால பிரபஞ்சம் குறித்த நமது புரிதலுக்கு சவால் விடும் பல அவதானிப்புகளை JWST மேற்கொண்டுள்ளது. 14.32 என்ற செவ்வெண் பெயர்ச்சியில் JADES-GS-z14-0 விண்மீன் மண்டலம் அவதானிக்கப்பட்டது, இதுவே அறியப்பட்டதிலேயே மிகவும் தொலைவில் உள்ள விண்மீன் மண்டலமாகும். இந்த விண்மீன் மண்டலம் பெருவெடிப்பு நிகழ்ந்து சுமார் 290 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தில் உருவானது, ஆயினும் இது ஒரு பெரிய, பிரம்மாண்டமான மற்றும் அதிக ஒளிர்வு கொண்ட விண்மீன் மண்டலமாகும். இது உலோக வளம் மிக்கதாகவும் கண்டறியப்பட்டது, அதாவது ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தில் சுமார் 290 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்குள், பிரம்மாண்டமான நட்சத்திரங்களின் தலைமுறைகள் பிறப்பு முதல் சூப்பர்நோவா வெடிப்பு வரையிலான தங்கள் வாழ்க்கைச் சுழற்சியை ஏற்கனவே நிறைவு செய்திருக்கும். இதேபோல், பெருவெடிப்பு நிகழ்ந்து சுமார் ஒரு பில்லியன் ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு உருவான ஆரம்பகால பிரபஞ்ச விண்மீன் மண்டலமான GS-NDG-9422, வேதியியல் ரீதியாக சிக்கலானதாகவும், பாப்புலேஷன் III நட்சத்திரங்கள் இல்லாததாகவும் கண்டறியப்பட்டது. தற்போதைய புரிதலின்படி, ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தின் முதல் தலைமுறை நட்சத்திரங்கள், உலோகத்தன்மை இல்லாத பாப்புலேஷன் III நட்சத்திரங்களாக இருந்திருக்க வேண்டும். (வானியலில், ஹீலியத்தை விட கனமான எந்தவொரு தனிமமும் உலோகம் எனக் கருதப்படுகிறது. ஆக்சிஜன், நைட்ரஜன் போன்ற வேதியியல் அலோகங்கள் அண்டவியல் சூழலில் உலோகங்கள் ஆகும். சூப்பர்நோவா நிகழ்வைத் தொடர்ந்து ஒவ்வொரு தலைமுறையிலும் நட்சத்திரங்கள் உலோகச் செறிவூட்டலைப் பெறுகின்றன). 

JWST, பிரபஞ்சத்தின் தொடக்க காலத்தில் இருந்த மீப்பெரும் கருந்துளைகளையும் கண்டறிந்துள்ளது. அத்தகைய ஒரு கருந்துளை, பெருவெடிப்பு நிகழ்ந்து சுமார் 700 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு உருவானதாகக் கணிக்கப்பட்டதுடன், சூரியனின் நிறையை விட சில மில்லியன் மடங்கு அதிக நிறையைக் கொண்டிருந்தது. 2022-ல் JWST வெளியிட்ட முதல் தரவுகளில் கண்டறியப்பட்ட சிறிய சிவப்புப் புள்ளிகளை (LRDs) JWST கண்டறிந்ததில் இருந்து இது அனைத்தும் தொடங்கியது. சிவப்பு நிறத்தில் இருந்த இந்த அடர்த்தியான பொருள்கள், V-வடிவ நிறமாலைகளைக் கொண்டிருந்ததுடன், அதிவேக ஹைட்ரஜன் வாயுவிலிருந்து உமிழ்வையும் வெளிப்படுத்தின. 

தி லிட்டில் ரெட் டாட் QSO1 (அல்லது Abell2744-QSO1) 

QSO1 (அல்லது Abell2744-QSO1) என்பது 13 பில்லியன் ஒளியாண்டுகளுக்கும் அதிகமான தொலைவில் அமைந்துள்ள, சுமார் 1,300 ஒளியாண்டுகள் குறுக்களவு கொண்ட ஒரு முன்மாதிரியான சிறிய சிவப்புப் புள்ளியாகும். இது பெருவெடிப்பு நிகழ்ந்து வெறும் 700 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, பிரபஞ்சத்தின் தொடக்க காலத்தில் இருந்தது. இது Abell 2744 (பண்டோராவின் விண்மீன் திரள்) என்ற விண்மீன் திரள் கொத்தால் ஈர்ப்பு வளைவுக்கு உள்ளாகிறது. எனவே, இது பெரிதாக்கப்பட்டு மும்மடங்கு பிம்பமாகி, வானத்தில் மூன்று வெவ்வேறு இடங்களில் தோன்றுகிறது. இதன் விளைவாக, மற்ற பெரும்பாலான சிறிய சிவப்புப் புள்ளிகளை விட QSO1-ஐ ஆய்வு செய்வது எளிதாக உள்ளது. 

இந்தச் சிறிய சிவப்புப் புள்ளியை (LRD) விரிவாக ஆய்வு செய்ததன் மூலம், சில மீப்பெரும் கருந்துளைகள் தொடக்கத்திலிருந்தே மிகப் பெரியவையாக இருந்தன என்ற முடிவுக்கு ஆராய்ச்சியாளர்கள் வந்துள்ளனர். அவை, நட்சத்திரச் சரிவு நிலை இல்லாமலும், தங்களுக்கு ஊட்டமளிக்க கணிசமாகப் பெரிய புரவலர் விண்மீன் மண்டலம் இல்லாமலும் உருவானவை. 

QSO என்பது குவாசி-ஸ்டெல்லார் ஆப்ஜெக்ட் (பொதுவாக குவாசர் என அழைக்கப்படுகிறது) என்பதன் சுருக்கமாகும். 

ஆரம்ப ஆய்வுகள், QSO1 என்பது சூரியனை விட சுமார் 40 மில்லியன் மடங்கு அதிக நிறை கொண்ட ஒரு மீப்பெரும் கருந்துளையைச் சுற்றிவரும், ஒளிரும் ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியம் வாயுக்களின் ஒரு மேகத்தை விட மேலானது என்பதை வெளிப்படுத்தியிருந்தன. இருப்பினும், அது உண்மையிலேயே அவ்வளவு நிறை கொண்டதா என்பதில் நிச்சயமற்ற தன்மை இருந்தது. இதற்குக் காரணம், இதுவரை, பிரபஞ்சத்தின் தொடக்க காலத்தில் இருந்த கருந்துளைகளின் நிறை அளவீடுகள் அனைத்தும், உள்ளூர் பிரபஞ்சத்தில் அவற்றைப் பற்றி நமக்குத் தெரிந்தவற்றின் அடிப்படையிலான அனுமானங்களைக் கொண்டு, மறைமுகமாகவே செய்யப்பட்டன. அந்த அனுமானங்கள் பிரபஞ்சத்தின் தொடக்க காலத்திற்கும் உண்மையிலேயே பொருந்துமா என்பது நமக்குத் தெரியவில்லை. 

QSO1-இன் கருந்துளை உண்மையிலேயே அவ்வளவு பிரம்மாண்டமானது என்றால், அதைச் சுற்றிச் சுழலும் வாயுவின் மீது அதன் ஈர்ப்பு விசையின் விளைவுகளைக் கண்டறியவும், அதே நேரத்தில் அந்த வாயுவில் உள்ள பல்வேறு தனிமங்களின் பரவலை வரைபடமாக்கவும் JWST-இல் உள்ள ஒருங்கிணைந்த புல அலகை (IFU) தங்களால் பயன்படுத்த முடியும் என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் உணர்ந்தனர். எனவே, அவர்கள் IFU அவதானிப்புகளைப் பயன்படுத்தி, கருந்துளையைச் சுற்றியுள்ள ஹைட்ரஜன் வாயுவின் இயக்கங்களை வரைபடமாக்கினர். 

மையத்திலிருந்து உள்ள தூரத்தைப் பொறுத்து சுழற்சி வேகத்தின் வரைபடம், அந்த வாயு கெப்லரியன் இயக்கத்தைக் கொண்டிருப்பதைக் காட்டியது. அதாவது, சிறிய சிவப்புப் புள்ளியான QSO1-இன் நிறையில் பெரும்பகுதி அதன் மையத்தில் உள்ள கருந்துளையில் குவிந்துள்ளது. ஒருவேளை நிறை பரவி இருந்திருந்தால், சூரிய மண்டலத்தில் கோள்கள் சூரியனைச் சுற்றுவதைப் போல, அந்த வாயு ஒரு மையப் புள்ளியைச் சரியான கெப்லரியன் முறையில் சுற்றி வந்திருக்காது. 

கெப்லரின் இயக்கம் ஈர்ப்பு விதிகளால் நிர்வகிக்கப்படுவதால், வாயு வேக அளவீடுகள் ஆராய்ச்சியாளர்களை கருந்துளையின் நிறையை நேரடியாகக் கணக்கிட உதவியது. இதுவே பிரபஞ்சத்தின் தொடக்க கால கருந்துளையின் நிறையின் முதல் நேரடி அளவீடு ஆகும். QSO1-இன் கருந்துளை சுமார் 50 மில்லியன் சூரிய நிறைகள் கொண்டது எனக் கண்டறியப்பட்டது. மேலும், இந்தக் கருந்துளை QSO1-இன் மொத்த நிறையில் மூன்றில் இரண்டு பங்காகும். இது மிகவும் அசாதாரணமானது, ஏனெனில் அருகிலுள்ள விண்மீன் திரள்களில் உள்ள மீப்பெரும் கருந்துளைகள் பொதுவாக அந்த விண்மீன் திரளின் மொத்த நிறையில் ஒரு சிறிய பகுதியை மட்டுமே கொண்டிருக்கும்.

மேலும், IFU கலவை வரைபடங்களின் பகுப்பாய்வில், QSO1 முழுவதும் உள்ள வாயு கிட்டத்தட்ட முழுவதுமாக ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியம் என்பது தெரியவந்தது. நட்சத்திரங்கள் மற்றும் நட்சத்திரச் சிதைவுகள் நிறைந்த ஒரு விண்மீன் மண்டலத்தில் ஆக்ஸிஜன் போன்ற கனமான தனிமங்கள் இருக்க வேண்டும், ஆனால் QSO1 சூரியனின் உலோகத்தன்மையில் 0.5%க்கும் குறைவாக, மிகக் குறைந்த உலோகத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. இது QSO1 மிகவும் தூய்மையான ஒரு விண்மீன் மண்டலச் சூழலைக் கொண்டிருப்பதைக் குறிக்கிறது.

அதன் தாய் விண்மீன் மண்டலத்துடன் ஒப்பிடுகையில் QSO1-இன் பிரம்மாண்டமான நிறை, அது சிறிய விண்மீன் நிறை கொண்ட கருந்துளைகள் படிப்படியாக ஒன்றிணைந்து உணவூட்டம் பெறுவதன் மூலம் உருவாகியிருக்க முடியாது என்பதைக் காட்டுகிறது. வெளிப்படையாக, சிறிய சிவப்புப் புள்ளி QSO1-இன் கருந்துளையானது விண்மீன் பரிணாம செயல்முறைக்கு முந்தையது. அது பெருவெடிப்பின் முதல் நொடிக்குள் உருவான ஒரு கனமான விதையிலிருந்து (ஆதி கருந்துளை) அல்லது சற்றுப் பின்னர் ஒரு மாபெரும் வாயு மேகத்தின் சரிவிலிருந்து (நேரடிச் சரிவு கருந்துளை) பரிணமித்திருக்கலாம், மேலும் தன்னைச் சுற்றி ஒரு விண்மீன் மண்டலத்தை உருவாக்கும் ஆரம்ப கட்டங்களில் இருக்கலாம். சிறிய சிவப்புப் புள்ளி QSO1-இன் மீப்பெரும் கருந்துளையானது ஒரு ஆதி கருந்துளையா (PBH) அல்லது நேரடிச் சரிவு கருந்துளையா (DCBH) என்று தற்போதைக்குக் கூற இயலாது; இருப்பினும், ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தில் விண்மீன்கள் அல்லாத வழிகளில் கருந்துளைகள் உருவானதற்கான சான்றுகள் உள்ளன.

***

குறிப்புகள்: 

1. மைலினோ ஆர்., et al 2026. பெருவெடிப்பு நிகழ்ந்து 700 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, ஏறக்குறைய தூய்மையான விண்மீன் மண்டலத்தில் ஒரு கருந்துளை. ராயல் வானியல் சங்கத்தின் மாதாந்திர அறிவிப்புகள், தொகுதி 548, இதழ் 1, மே 2026, staf2109. 06 ஏப்ரல் 2026 அன்று வெளியிடப்பட்டது. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staf2109
2. ஜுவோட்பாலிஸ், ஐ., மார்கோன்சினி, சி., டி'யூஜெனியோ, எஃப். மற்றும் பலர். உயர் செவ்வெண் பெயர்ச்சியில் ஒரு சிறிய சிவப்புப் புள்ளியில் நேரடி கருந்துளை நிறை அளவீடு. நேச்சர் 653, 1017–1021 (2026). 27 மே 2026 அன்று வெளியிடப்பட்டது. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-026-10579-4
3. தனது விண்மீன் மண்டலத்திற்கு முன்பே உருவான கருந்துளையை நாசாவின் வெப் வெளிப்படுத்தியுள்ளது. 27 மே 2026 அன்று பதிவிடப்பட்டது. இங்கு கிடைக்கிறது. https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-reveals-black-hole-that-formed-before-its-galaxy/

***

தொடர்புடைய கட்டுரைகள் 

ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கி (JWST): தொடக்ககால பிரபஞ்சத்தை ஆய்வு செய்வதற்கென அர்ப்பணிக்கப்பட்ட முதல் விண்வெளி ஆய்வகம் (6 நவம்பர் 2021)

தொடக்ககால பிரபஞ்ச ஆய்வு: அண்ட ஹைட்ரஜனிலிருந்து வரும் கண்டறிய முடியாத 21-செ.மீ. கோட்டைக் கண்டறியும் ரீச் (REACH) பரிசோதனை (3 ஆகஸ்ட் 2022)

பழுப்புக் குள்ளர்கள் (BDs): நட்சத்திரம் போன்ற வடிவத்தில் உருவான மிகச்சிறிய பொருளை ஜேம்ஸ் வெப் தொலைநோக்கி அடையாளம் கண்டுள்ளது (5 ஜனவரி 2024)

தொடக்ககாலப் பிரபஞ்சத்தின் மிகப் பழமையான கருந்துளை, கருந்துளை உருவாக்கம் குறித்த மாதிரிக்குச் சவால் விடுகிறது (24 ஜனவரி 2024)

தொடக்ககாலப் பிரபஞ்சம்: மிகத் தொலைவில் உள்ள விண்மீன் மண்டலமான “ஜேட்ஸ்-ஜிஎஸ்-இசட்14-0”, விண்மீன் மண்டல உருவாக்க மாதிரிகளுக்குச் சவால் விடுகிறது (12 ஆகஸ்ட் 2024)

தொடக்ககால பிரபஞ்சத்தில் உலோக வளம் மிக்க நட்சத்திரங்களின் முரண்பாடு (27 செப்டம்பர் 2024)

***