परमाण्विक हाइड्रोजन बना रहा, जबकि तारों का बनना घट गया

आकाशगंगाएँ आज कुछ अरब वर्ष पहले की तुलना में बहुत कम तारे बनाती हैं, लेकिन ब्रह्मांड का परमाण्विक हाइड्रोजन भंडार उसी गति से नहीं घटा। लगभग 25 लाख आकाशगंगाओं के विश्लेषण में पिछले 4.5 अरब वर्षों में इस गैस का बदलाव कमजोर मिला। यह अंतर सवाल को बदल देता है: हाल की रुकावट शायद शुरुआती ईंधन की कुल मात्रा में नहीं, बल्कि उसे तारा बनाने वाले क्षेत्रों तक पहुँचाने की प्रक्रिया में है।

Chuan-Peng Zhang और सहयोगियों ने चीन के FAST रेडियो दूरबीन के स्पेक्ट्रा को DESI प्रकाशीय सर्वेक्षण से मिली स्थितियों और दूरियों के साथ जोड़ा। नमूना लगभग 12,000 वर्ग डिग्री आकाश में फैला है और निकट ब्रह्मांड से रेडशिफ्ट 0.41 तक जाता है। दूर की एक आकाशगंगा का उदासीन हाइड्रोजन उत्सर्जन अक्सर अकेले दिखने के लिए बहुत मंद होता है, इसलिए दल ने कई स्पेक्ट्रा को मिलाकर रखा। योग बड़ी आबादियों में हाइड्रोजन परमाणुओं से निकलने वाला औसत 21-सेंटीमीटर उत्सर्जन दिखाता है।

बिना सुधार वाले आँकड़ों में 4.5 अरब वर्ष पहले से आज तक ब्रह्मांडीय परमाण्विक हाइड्रोजन घनत्व 1.35 गुना घटा, जिसकी अनिश्चितता 0.10 थी। शोधकर्ताओं ने प्रकाशीय चयन और स्पेक्ट्रा जोड़ने के पक्षपात का अनुमान लगाने के लिए अवलोकन का अग्रिम मॉडल बनाया। सावधान सुधारों के बाद अनुमानित गिरावट केवल 1.12 गुना रही, अनिश्चितता फिर 0.10 थी। इसी अवधि में ब्रह्मांडीय तारा-निर्माण दर घनत्व 2.46 गुना घटा।

दल ने आकाशगंगाओं को तारकीय द्रव्यमान के अनुसार भी बाँटा। समान तारकीय द्रव्यमान पर औसत परमाण्विक हाइड्रोजन अंश में 0.2 dex से कम बदलाव हुआ—लघुगणकीय पैमाने पर लगभग 60% से कम। यह आणविक गैस के माप से अलग है, जिसकी प्रचुरता तारा-निर्माण में गिरावट का अधिक निकटता से अनुसरण करती है। आणविक हाइड्रोजन वह ठंडी, सघन अवस्था है जिससे तारे बनाने वाले बादल संगठित होते हैं।

आँकड़े अकेले यह नहीं बताते कि किस प्रक्रिया ने तारों का बनना धीमा किया। वे उस सरल व्याख्या के विरुद्ध जाते हैं कि हाल की आकाशगंगाएँ इसलिए कम तारे बनाती हैं क्योंकि उन्होंने परमाण्विक हाइड्रोजन का ब्रह्मांडीय भंडार तेजी से समाप्त कर दिया। फैले हुए भंडार और तारे के बीच एक शृंखला है: गैस को आकाशगंगा में प्रवेश करना, ठंडा होना, सघन होना, अणुओं में बदलना और उसे गर्म या बाहर करने वाले प्रवाहों से बचना पड़ता है। अंतर इन मध्य चरणों पर ध्यान खींचता है।

आकाश के विशाल हिस्से में आबादी को मापकर अध्ययन आकाशगंगाओं के ईंधन और नियमन के मॉडलों के लिए संदर्भ बनाता है। अगली प्रगति के लिए अलग वातावरणों में परमाण्विक गैस के प्रवेश, परिसंचरण और आणविक गैस में बदलने को अलग-अलग पहचानना होगा। कच्चा ईंधन अपेक्षाकृत प्रचुर बना दिखता है; उसका छोटा हिस्सा ही तारा-कारखानों तक क्यों पहुँचा, यही केंद्रीय प्रश्न है।