আমাদের মিল্কিওয়ে গ্যালাক্সির কেন্দ্রস্থলে সূর্যের ভরের প্রায় চল্লিশ লক্ষ গুণ বেশি একটি সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাকহোল লুকিয়ে আছে, যার নাম ধনু A*। প্রকৃতপক্ষে, এই বস্তুগুলি, যা সময়ের সাথে সাথে এমন উপাদান খেয়ে ভর বৃদ্ধি করে যা খুব কাছাকাছি ঘোরাফেরা করে, বেশিরভাগ ছায়াপথের কেন্দ্রে থাকে।
কিন্তু 2022 সালে নাসার জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ অনলাইনে আসার পর থেকে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা প্রথম মহাবিশ্বে বসবাসকারী সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোল খুঁজে পেয়ে অবাক হয়েছেন – তারা এত বড় ভর সংগ্রহ করার জন্য প্রয়োজনীয় সময় বিবেচনা করে যতটা সম্ভব ভেবেছিলেন তার আগে। এই ধরনের একটি আদিম ব্ল্যাকহোলের নতুন পর্যবেক্ষণগুলি কীভাবে এটি ঘটতে পারে তার অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করছে – সুপারচার্জড বৃদ্ধির পর্বগুলির মাধ্যমে।
ব্ল্যাক হোল হল অত্যন্ত ঘন বস্তু যার মাধ্যাকর্ষণ এত শক্তিশালী যে এমনকি আলোও এড়াতে পারে না। তাদের অপরিমেয় মহাকর্ষীয় টানে, তারা গ্যাস, ধূলিকণা এবং দুর্ভাগ্যজনক নক্ষত্রের মতো উপাদানগুলিকে চুষে ভরে বৃদ্ধি পায়।
“প্রাথমিক মহাবিশ্বে সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোলের অস্তিত্ব আমাদের ব্ল্যাক হোল গঠন এবং বৃদ্ধির বর্তমান মডেলকে চ্যালেঞ্জ করে,” বলেছেন হাওয়াইয়ের ইন্টারন্যাশনাল জেমিনি অবজারভেটরির জ্যোতির্বিজ্ঞানী হাইওন সুহ এবং ইউএস ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশনের NOIRLab, এই গবেষণার প্রধান লেখক। জার্নাল নেচার অ্যাস্ট্রোনমি।
নতুন ওয়েব পর্যবেক্ষণগুলি LID-568 নামক একটি সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোল জড়িত যা মহাবিশ্বের বর্তমান বয়সের প্রায় 11% ছিল – মহাবিশ্বের সূচনা 13.8 বিলিয়ন বছর আগে বিগ ব্যাং ঘটনার প্রায় 1.5 বিলিয়ন বছর পরে। LID-568 এর ভর সূর্যের চেয়ে প্রায় 10 মিলিয়ন গুণ বেশি, তাই ধনু A* এর থেকে 2-1/2 গুণ বেশি। গবেষকরা এখনও এর হোম গ্যালাক্সির ভর নির্ধারণ করতে পারেননি।
LID-568 পূর্বে যা ভাবা সম্ভব ছিল তার চেয়ে দ্রুত গতিতে ভর অর্জন করতে দেখা গেছে। ওয়েব দেখিয়েছেন তার পর্যবেক্ষিত এনার্জেটিক আউটপুটের উপর ভিত্তি করে, LID-568 এই ধরনের কার্যকলাপের জন্য অনুমানকৃত সর্বোচ্চ, যাকে এডিংটন সীমা বলা হয়, তার 40 গুণেরও বেশি অনুমান করা উপাদান – যা অ্যাক্রিশন নামে পরিচিত – গ্রাস করছে বলে মনে হচ্ছে।
“এডিংটন সীমা হল একটি তাত্ত্বিক সীমা যা ব্ল্যাক হোল অ্যাক্রিশন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সর্বোচ্চ শক্তি উৎপাদন করতে পারে। এই তাত্ত্বিক সীমাটি অনুমান করে বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার সময় উত্পাদিত বিকিরণ থেকে বাহ্যিক বল ইনফলিং উপাদানের মাধ্যাকর্ষণকে ভারসাম্যপূর্ণ করে,” বলেছেন জ্যোতির্বিজ্ঞানী এবং জেমিনি অবজারভেটরি এবং NOIRLab-এর সহ-লেখক জুলিয়া শারওয়াচটার অধ্যয়ন করেন।
এই আদিম ব্ল্যাক হোল দুটি উপায়ে উদ্ভূত হয়েছে বলে মনে করা হয়, হয় মহাবিশ্বের প্রথম প্রজন্মের নক্ষত্রের বিস্ফোরক মৃত্যুর পর বা প্রথম মহাবিশ্বে উপস্থিত গ্যাসের বড় মেঘের পতনের মাধ্যমে।
“এলআইডি-৫৬৮ এর আবিষ্কার পরামর্শ দেয় দ্রুত বৃদ্ধির একক পর্বের সময় ভর বৃদ্ধির একটি উল্লেখযোগ্য অংশ ঘটতে পারে। এটি ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করতে পারে যে মহাবিশ্বে এত তাড়াতাড়ি কীভাবে সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোলগুলি তৈরি হয়েছিল, তাদের উদ্ভব যেভাবেই হোক না কেন,” সুহ বলেছেন।
সুহ যোগ করেছেন, “এখন পর্যন্ত, এই ব্ল্যাক হোলগুলি কীভাবে প্রথম মহাবিশ্বে এত দ্রুত বৃদ্ধি পেতে পারে তার পর্যবেক্ষণমূলক নিশ্চিতকরণের অভাব রয়েছে।”
ক্রমবর্ধমান সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোলের একটি প্রধান লক্ষণ হল এক্স-রে নির্গমন, খুব কম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উচ্চ-শক্তি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ। একটি সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাকহোলের চারপাশে ঘূর্ণায়মান পদার্থটি গ্রাস করার আগে সুপারহিটেড হয় এবং এক্স-রে তরঙ্গদৈর্ঘ্যে প্রবলভাবে জ্বলজ্বল করে। গবেষকরা প্রথমে NASA এর চন্দ্র এক্স-রে অবজারভেটরি ব্যবহার করে LID-568 দেখেছেন এবং তারপর Webb-এর ইনফ্রারেড পর্যবেক্ষণ ক্ষমতা ব্যবহার করে এটি আরও ঘনিষ্ঠভাবে অধ্যয়ন করেছেন।
ওয়েব পর্যবেক্ষণগুলি এমন কিছু প্রক্রিয়ার অস্তিত্বের পরামর্শ দেয় যার মাধ্যমে একটি ব্ল্যাক হোল পূর্বে বিশ্বাস করা সম্ভব হওয়ার চেয়ে দ্রুত গতিতে উপাদানগুলিকে গবেল করতে পারে।
“এলআইডি-568 এর চরম বৃদ্ধির হার এবং মহাবিশ্বে এটি এত তাড়াতাড়ি বিদ্যমান থাকার কারণে অসাধারণ,” সুহ বলেছেন। “আমরা এখনও জানি না কিভাবে LID-568 এডিংটন সীমা অতিক্রম করতে সক্ষম। আরও তদন্ত করার জন্য, আমাদের আরও তথ্যের প্রয়োজন, তাই আমরা ওয়েবের সাথে ফলো-আপ পর্যবেক্ষণ পরিচালনা করার পরিকল্পনা করছি।”
আমাদের মিল্কিওয়ে গ্যালাক্সির কেন্দ্রস্থলে সূর্যের ভরের প্রায় চল্লিশ লক্ষ গুণ বেশি একটি সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাকহোল লুকিয়ে আছে, যার নাম ধনু A*। প্রকৃতপক্ষে, এই বস্তুগুলি, যা সময়ের সাথে সাথে এমন উপাদান খেয়ে ভর বৃদ্ধি করে যা খুব কাছাকাছি ঘোরাফেরা করে, বেশিরভাগ ছায়াপথের কেন্দ্রে থাকে।
কিন্তু 2022 সালে নাসার জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ অনলাইনে আসার পর থেকে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা প্রথম মহাবিশ্বে বসবাসকারী সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোল খুঁজে পেয়ে অবাক হয়েছেন – তারা এত বড় ভর সংগ্রহ করার জন্য প্রয়োজনীয় সময় বিবেচনা করে যতটা সম্ভব ভেবেছিলেন তার আগে। এই ধরনের একটি আদিম ব্ল্যাকহোলের নতুন পর্যবেক্ষণগুলি কীভাবে এটি ঘটতে পারে তার অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করছে – সুপারচার্জড বৃদ্ধির পর্বগুলির মাধ্যমে।
ব্ল্যাক হোল হল অত্যন্ত ঘন বস্তু যার মাধ্যাকর্ষণ এত শক্তিশালী যে এমনকি আলোও এড়াতে পারে না। তাদের অপরিমেয় মহাকর্ষীয় টানে, তারা গ্যাস, ধূলিকণা এবং দুর্ভাগ্যজনক নক্ষত্রের মতো উপাদানগুলিকে চুষে ভরে বৃদ্ধি পায়।
“প্রাথমিক মহাবিশ্বে সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোলের অস্তিত্ব আমাদের ব্ল্যাক হোল গঠন এবং বৃদ্ধির বর্তমান মডেলকে চ্যালেঞ্জ করে,” বলেছেন হাওয়াইয়ের ইন্টারন্যাশনাল জেমিনি অবজারভেটরির জ্যোতির্বিজ্ঞানী হাইওন সুহ এবং ইউএস ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশনের NOIRLab, এই গবেষণার প্রধান লেখক। জার্নাল নেচার অ্যাস্ট্রোনমি।
নতুন ওয়েব পর্যবেক্ষণগুলি LID-568 নামক একটি সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোল জড়িত যা মহাবিশ্বের বর্তমান বয়সের প্রায় 11% ছিল – মহাবিশ্বের সূচনা 13.8 বিলিয়ন বছর আগে বিগ ব্যাং ঘটনার প্রায় 1.5 বিলিয়ন বছর পরে। LID-568 এর ভর সূর্যের চেয়ে প্রায় 10 মিলিয়ন গুণ বেশি, তাই ধনু A* এর থেকে 2-1/2 গুণ বেশি। গবেষকরা এখনও এর হোম গ্যালাক্সির ভর নির্ধারণ করতে পারেননি।
LID-568 পূর্বে যা ভাবা সম্ভব ছিল তার চেয়ে দ্রুত গতিতে ভর অর্জন করতে দেখা গেছে। ওয়েব দেখিয়েছেন তার পর্যবেক্ষিত এনার্জেটিক আউটপুটের উপর ভিত্তি করে, LID-568 এই ধরনের কার্যকলাপের জন্য অনুমানকৃত সর্বোচ্চ, যাকে এডিংটন সীমা বলা হয়, তার 40 গুণেরও বেশি অনুমান করা উপাদান – যা অ্যাক্রিশন নামে পরিচিত – গ্রাস করছে বলে মনে হচ্ছে।
“এডিংটন সীমা হল একটি তাত্ত্বিক সীমা যা ব্ল্যাক হোল অ্যাক্রিশন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সর্বোচ্চ শক্তি উৎপাদন করতে পারে। এই তাত্ত্বিক সীমাটি অনুমান করে বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার সময় উত্পাদিত বিকিরণ থেকে বাহ্যিক বল ইনফলিং উপাদানের মাধ্যাকর্ষণকে ভারসাম্যপূর্ণ করে,” বলেছেন জ্যোতির্বিজ্ঞানী এবং জেমিনি অবজারভেটরি এবং NOIRLab-এর সহ-লেখক জুলিয়া শারওয়াচটার অধ্যয়ন করেন।
এই আদিম ব্ল্যাক হোল দুটি উপায়ে উদ্ভূত হয়েছে বলে মনে করা হয়, হয় মহাবিশ্বের প্রথম প্রজন্মের নক্ষত্রের বিস্ফোরক মৃত্যুর পর বা প্রথম মহাবিশ্বে উপস্থিত গ্যাসের বড় মেঘের পতনের মাধ্যমে।
“এলআইডি-৫৬৮ এর আবিষ্কার পরামর্শ দেয় দ্রুত বৃদ্ধির একক পর্বের সময় ভর বৃদ্ধির একটি উল্লেখযোগ্য অংশ ঘটতে পারে। এটি ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করতে পারে যে মহাবিশ্বে এত তাড়াতাড়ি কীভাবে সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোলগুলি তৈরি হয়েছিল, তাদের উদ্ভব যেভাবেই হোক না কেন,” সুহ বলেছেন।
সুহ যোগ করেছেন, “এখন পর্যন্ত, এই ব্ল্যাক হোলগুলি কীভাবে প্রথম মহাবিশ্বে এত দ্রুত বৃদ্ধি পেতে পারে তার পর্যবেক্ষণমূলক নিশ্চিতকরণের অভাব রয়েছে।”
ক্রমবর্ধমান সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোলের একটি প্রধান লক্ষণ হল এক্স-রে নির্গমন, খুব কম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উচ্চ-শক্তি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ। একটি সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাকহোলের চারপাশে ঘূর্ণায়মান পদার্থটি গ্রাস করার আগে সুপারহিটেড হয় এবং এক্স-রে তরঙ্গদৈর্ঘ্যে প্রবলভাবে জ্বলজ্বল করে। গবেষকরা প্রথমে NASA এর চন্দ্র এক্স-রে অবজারভেটরি ব্যবহার করে LID-568 দেখেছেন এবং তারপর Webb-এর ইনফ্রারেড পর্যবেক্ষণ ক্ষমতা ব্যবহার করে এটি আরও ঘনিষ্ঠভাবে অধ্যয়ন করেছেন।
ওয়েব পর্যবেক্ষণগুলি এমন কিছু প্রক্রিয়ার অস্তিত্বের পরামর্শ দেয় যার মাধ্যমে একটি ব্ল্যাক হোল পূর্বে বিশ্বাস করা সম্ভব হওয়ার চেয়ে দ্রুত গতিতে উপাদানগুলিকে গবেল করতে পারে।
“এলআইডি-568 এর চরম বৃদ্ধির হার এবং মহাবিশ্বে এটি এত তাড়াতাড়ি বিদ্যমান থাকার কারণে অসাধারণ,” সুহ বলেছেন। “আমরা এখনও জানি না কিভাবে LID-568 এডিংটন সীমা অতিক্রম করতে সক্ষম। আরও তদন্ত করার জন্য, আমাদের আরও তথ্যের প্রয়োজন, তাই আমরা ওয়েবের সাথে ফলো-আপ পর্যবেক্ষণ পরিচালনা করার পরিকল্পনা করছি।”
