जेम्स वेब ने बिग बैंग के 900 मिलियन वर्ष बाद दो विशाल ब्लैक होल को साथ-साथ खोजा

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप ने दो अतिविशाल ब्लैक होल को एक-दूसरे के बगल में भोजन ग्रहण करते हुए पाया है, जब ब्रह्मांड एक अरब वर्ष से भी कम पुराना था। ये अब तक पहचाने गए क्वासरों की सबसे पुरानी सघन जोड़ी हैं, और इनके बीच की दूरी हमारे सूर्य और आकाशगंगा के केंद्र के बीच की दूरी से भी कम है।

यह जोड़ी इसलिए महत्वपूर्ण है क्योंकि किसी को भी इतने प्रारंभिक काल में ऐसी जोड़ी मिलने की उम्मीद नहीं थी। दोनों ब्लैक होल सूर्य से करोड़ों से लेकर अरबों गुना भारी हैं, और उस युग में इन दोनों का इतने निकट होने की संभावना वर्तमान मॉडलों की भविष्यवाणी से कहीं अधिक है।

इस तंत्र का आधिकारिक नाम J1602+4228AB है। इसका हवाई नाम, Nāpōwawāʻenakaulua, हवाई विश्वविद्यालय के हवाई भाषा कॉलेज के लैरी किमुरा (Larry Kimura) ने A Hua He Inoa नामकरण कार्यक्रम के माध्यम से बनाया। इसका अनुवाद है ‘ऊष्मा की चमक में ब्रह्मांड में ऊर्जा का पुनर्जन्म करने वाली अथाह शक्तिशाली अंधकार की दो खगोलीय वस्तुएं।’ यह अध्ययन, जिसका नेतृत्व NSF NOIRLab की सिल्विया ओनोराटो (Silvia Onorato) ने किया, द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में प्रकाशित हुआ है।

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जो प्रकाश हम देख रहे हैं, वह बिग बैंग के लगभग 900 मिलियन वर्ष बाद इस जोड़ी से निकला था। बड़ा ब्लैक होल सूर्य के द्रव्यमान का लगभग 1.5 अरब गुना और छोटा लगभग 400 मिलियन गुना है। वे लगभग 18,100 प्रकाश-वर्ष की दूरी पर स्थित हैं, जो आकाशगंगा के व्यास का लगभग पाँचवाँ हिस्सा है।

क्वासर एक अतिविशाल ब्लैक होल है जो इतनी अधिक गैस निगल रहा होता है कि उसके चारों ओर का पदार्थ अपनी मेज़बान आकाशगंगा के सभी तारों को मात दे देता है। इस जोड़ी के दोनों सदस्य एडिंगटन सीमा पर या उससे थोड़ा ऊपर भोजन कर रहे हैं, जो वह दर है जिस पर गर्म गैस से बाहर की ओर निकलने वाला विकिरण गैस को अंदर खींचने वाले गुरुत्वाकर्षण को संतुलित करता है। इसलिए दोनों ब्लैक होल उतनी ही तेज़ी से बढ़ रहे हैं जितनी सामान्यतः भौतिकी अनुमति देती है।

“हमारे ब्रह्मांड की आयु में इतनी जल्दी एक भी विशाल क्वासर के अस्तित्व की कोई निर्णायक सैद्धांतिक व्याख्या नहीं है, दो की तो बात ही छोड़िए,” ओनोराटो ने NOIRLab की घोषणा में कहा।

वेब और जेमिनी ने दूसरा क्वासर कैसे खोजा

यह जोड़ी एथर सर्वेक्षण में सामने आई, जो NSF NOIRLab और इंटरनेशनल जेमिनी ऑब्ज़र्वेटरी के इमानुएल पाओलो फ़रीना (Emanuele Paolo Farina) के नेतृत्व में चलने वाला एक वेब कार्यक्रम है। यह सर्वेक्षण वेब के नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोग्राफ को पहले अरब वर्षों के 200 क्वासरों पर केंद्रित करता है, जो उस अवधि के सभी ज्ञात क्वासरों का लगभग 43 प्रतिशत है। एकल स्पेक्ट्रम के बजाय, यह उपकरण प्रत्येक लक्ष्य के चारों ओर आकाश के हर छोटे टुकड़े का अलग-अलग स्पेक्ट्रम रिकॉर्ड करता है।

प्रत्येक डेटा क्यूब की दृश्य जाँच के दौरान, टीम ने देखा कि ज्ञात क्वासर J1602+4228 का लगभग समान दूरी पर एक धुंधला साथी है। सर्वेक्षण के 199 क्षेत्रों में से, यह एकमात्र साथी क्वासर है जिसमें व्यापक उत्सर्जन रेखाएँ हैं, जो ब्लैक होल के निकट तेज़ गति से चलने वाली गैस का संकेत है। वेब ने इस क्षेत्र का लगभग 45 मिनट तक अवलोकन किया।

यह साथी मुख्य क्वासर की तुलना में लगभग 19 गुना धुंधला है, और दोनों आकाश पर एक आर्कसेकंड से थोड़ा कम दूरी पर अलग हैं, जो चार किलोमीटर दूर से देखे गए एक सिक्के की चौड़ाई के बराबर है। इसे एक अलग वस्तु के रूप में पुष्टि करने के लिए, टीम ने हवाई के मौनाकिया पर जेमिनी नॉर्थ टेलीस्कोप पर जेमिनी नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोग्राफ की ओर रुख किया, और स्लिट को इस प्रकार रखा कि वह दोनों क्वासरों को एक साथ कवर कर सके। धुंधले क्वासर को तीन घंटे से अधिक का एक्सपोज़र मिला। “मौनाकिया का आकाश इतना साफ और तीक्ष्ण था कि हम केवल दो रातों में डेटा एकत्र करने में सफल रहे,” ओनोराटो ने कहा। एक तीसरे उपकरण, जेमिनी मल्टी-ऑब्जेक्ट स्पेक्ट्रोग्राफ ने धुंधले साथी से ऑप्टिकल प्रकाश जोड़ा।

दोनों क्वासरों की रेडशिफ्ट, जो इस बात का माप है कि ब्रह्मांड के विस्तार ने उनके प्रकाश को कितना खींचा है, केवल लगभग 15 किलोमीटर प्रति सेकंड से भिन्न है, जो उन्हें पृथ्वी से मूलतः समान दूरी पर रखता है।

आरंभिक ब्रह्मांड की सबसे करीबी क्वासर जोड़ी

यह ब्रह्मांडीय भोर, पहली आकाशगंगाओं के युग, में पाया गया केवल तीसरा क्वासर जोड़ा है, और यह सबसे सघन है। पिछली सबसे सघन प्रारंभिक जोड़ी, J2037-4537, लगभग 24,000 प्रकाश-वर्ष की दूरी पर है और ब्रह्मांडीय इतिहास में लगभग 100 मिलियन वर्ष बाद देखी गई थी। एक अन्य उम्मीदवार, J1215-0148, लगभग 39,000 प्रकाश-वर्ष चौड़ा है, और खगोलविद अभी भी बहस कर रहे हैं कि यह वास्तविक जोड़ी है या नहीं।

पैमाने के लिए, सूर्य हमारी आकाशगंगा के केंद्र में स्थित ब्लैक होल सैजिटेरियस ए* से लगभग 26,000 प्रकाश-वर्ष दूर है। सैजिटेरियस ए* का द्रव्यमान लगभग चार मिलियन सूर्यों के बराबर है। इस जोड़ी का बड़ा ब्लैक होल लगभग 380 गुना भारी है, और उसने यह द्रव्यमान तब प्राप्त किया जब ब्रह्मांड अपनी वर्तमान आयु का लगभग 6.5 प्रतिशत था।

टीम ने यह भी पूछा कि ऐसी जोड़ी कितनी बार मिलनी चाहिए। बड़े पैमाने पर क्वासरों के समूहन के माप, इस जोड़ी के पैमाने तक विस्तारित, 199 क्षेत्रों में एक से कहीं कम ऐसे पड़ोसियों की भविष्यवाणी करते हैं। देखी गई जोड़ी उन एक्सट्रपलेशनों से 100 से 1,000 गुना ऊपर है, भले ही टीम ने धुंधली चमक सीमा का उपयोग किया हो।

यह जोड़ी अभी क्या स्पष्ट नहीं करती

पहला खुला प्रश्न यह है कि क्या ये वास्तव में दो क्वासर हैं। हमारे और एक दूर के क्वासर के बीच स्थित कोई आकाशगंगा उसके प्रकाश को मोड़ सकती है और एक ही वस्तु की दो छवियाँ उत्पन्न कर सकती है, जिसे गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग कहते हैं। स्पेक्ट्रा इसके विरुद्ध तर्क देते हैं। दोनों क्वासर अपने प्रकाश के ढलान और उन्हें धुंधला करने वाली धूल की मात्रा में भिन्न हैं, और उनकी ऑक्सीजन उत्सर्जन रेखाओं में देखे गए तेज़ गति वाले गैस बहिर्वाहों के आकार अलग-अलग हैं, और लेंसिंग उन आकारों को नहीं बदल सकती। इसलिए टीम अस्थायी रूप से एक वास्तविक जोड़ी का पक्ष लेती है। हालांकि, आर्काइवल हबल छवियाँ धुंधले क्वासर के पास एक संभावित अग्रभूमि आकाशगंगा दिखाती हैं। लेखक लिखते हैं कि अकेले स्पेक्ट्रा लेंसिंग को खारिज नहीं कर सकते, और एक पूर्ण लेंस मॉडल अभी तैयार किया जा रहा है।

दूसरी सीमा द्रव्यमान स्वयं हैं। एकल स्पेक्ट्रम से प्राप्त ब्लैक होल भार में लगभग दो के गुणक की प्रणालीगत अनिश्चितता होती है, इसलिए 1.5 अरब और 400 मिलियन के आंकड़े अनुमान हैं, सटीक माप नहीं।

तीसरी सीमा अतिरिक्तता से संबंधित है। क्लस्टरिंग भविष्यवाणियाँ बहुत बड़े पैमाने पर मापी गई थीं और उन्हें अपनी परीक्षित सीमा से कहीं नीचे विस्तारित करना पड़ता है, जहाँ लेखक कहते हैं कि सिद्धांत अत्यंत अनिश्चित है। एक जोड़ी यह नहीं दिखा सकती कि ऐसे तंत्र सामान्य हैं या यह एक दुर्लभ संयोग है।

व्यक्तिगत रूप से, ये ब्लैक होल किसी नियम का उल्लंघन नहीं करते: उनके द्रव्यमान और भोजन दर उसी युग के एकाकी क्वासरों से मेल खाते हैं। जो अस्पष्ट रहता है वह यह है कि कोई भी ब्लैक होल इतनी जल्दी एक अरब सूर्यों तक कैसे बढ़ा, और दोनों ने इसे इतने निकट क्यों किया।

क्यों एक विलय जोड़ी की व्याख्या कर सकता है

टीम का प्रस्ताव है कि Nāpōwawāʻenakaulua प्रारंभिक ब्रह्मांड में पदार्थ के घनत्व की एक चरम चोटी को चिह्नित करता है, एक ऐसा स्थान जहाँ टकराती आकाशगंगाओं ने बड़ी मात्रा में गैस को अपने केंद्रों की ओर धकेल दिया। वह गैस एक साथ तारा निर्माण और दोनों ब्लैक होल को ईंधन प्रदान करेगी, जो यह समझा सकता है कि दो क्वासर एक साथ क्यों सक्रिय हुए।

यदि दो मेज़बान आकाशगंगाएँ विलय कर रही हैं, तो ब्लैक होल को अंततः संयुक्त आकाशगंगा के केंद्र की ओर डूबना चाहिए, एक बंधी हुई जोड़ी बनानी चाहिए और, दूर के भविष्य में, विलय करना चाहिए। इस तरह की जोड़ियाँ उस प्रक्रिया का प्रारंभिक चरण हैं जो NANOGrav सहयोग द्वारा रिपोर्ट किए गए गुरुत्वाकर्षण तरंगों के धुंधले पृष्ठभूमि को उत्पन्न करने के लिए मानी जाती हैं।

पाठकों द्वारा क्वासर जोड़ी के बारे में पूछे जाने वाले प्रश्न

क्वासर जोड़ी क्या है?

क्वासर जोड़ी दो सक्रिय रूप से भोजन करने वाले अतिविशाल ब्लैक होल हैं जो अंतरिक्ष में एक-दूसरे के निकट स्थित होते हैं, आमतौर पर क्योंकि उनकी मेज़बान आकाशगंगाएँ परस्पर क्रिया कर रही होती हैं या विलय कर रही होती हैं। बिग बैंग के बाद पहले अरब वर्षों में बहुत कम जोड़ियाँ पाई गई हैं।

Nāpōwawāʻenakaulua कितनी दूर है?

इसका प्रकाश बिग बैंग के लगभग 900 मिलियन वर्ष बाद जोड़ी से निकला था, जो लगभग 6.08 की रेडशिफ्ट के अनुरूप है। यह प्रकाश वेब तक पहुँचने के लिए लगभग 13 अरब वर्षों से यात्रा कर रहा है।

खगोलविद इतनी दूर के ब्लैक होल का वजन कैसे मापते हैं?

वे ब्लैक होल की परिक्रमा कर रही गैस से हाइड्रोजन उत्सर्जन रेखाओं की चौड़ाई मापते हैं। तेज़ कक्षाओं का अर्थ व्यापक रेखाएँ हैं, और क्वासर की चमक के साथ मिलकर, चौड़ाई द्रव्यमान का अनुमान देती है। ये एकल-स्पेक्ट्रम अनुमान लगभग दो के गुणक तक अनिश्चित होते हैं।

क्या दूसरा क्वासर गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के कारण उत्पन्न भ्रम हो सकता है?

यह संभव है लेकिन कम संभावित माना जाता है। दोनों स्पेक्ट्रा उन तरीकों से भिन्न हैं जो लेंसिंग को उत्पन्न नहीं करना चाहिए, विशेष रूप से उनके गैस बहिर्वाहों के आकार में, लेकिन हबल छवियों में एक संभावित अग्रभूमि आकाशगंगा देखी गई है। एक विस्तृत लेंस मॉडल इस विचार का परीक्षण करेगा।

आगे क्या होगा

वेब ने खोज डेटा 2 अप्रैल, 2025 को रिकॉर्ड किया, जेमिनी का अनुवर्ती इस वर्ष जारी रहा, और पेपर 10 नवंबर, 2026 को प्रकाशित हुआ। ओनोराटो की टीम अब दो क्वासरों के बीच गति कर रही गैस का एक गतिशील अध्ययन और आर्काइवल हबल छवियों पर आधारित एक लेंस मॉडल तैयार कर रही है। इटली के राष्ट्रीय खगोल भौतिकी संस्थान के रॉबर्टो डेकार्ली (Roberto Decarli) के नेतृत्व में एक अलग पेपर पूरे एथर सर्वेक्षण में पाए गए साथी आकाशगंगाओं की रिपोर्ट करेगा, जो सांख्यिकीय नमूने की ओर पहला कदम है जो यह दिखा सकता है कि इस तरह की जोड़ियाँ सामान्य हैं या दुर्लभ।

संदर्भ: Onorato et al., “Nāpōwawā‘enakaulua: A Close Quasar Pair at Cosmic Dawn in the Aether Survey,” The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aeb11f

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