ब्रह्मांड में तारा निर्माण 60% घटा — हाइड्रोजन भंडार लगभग अपरिवर्तित

पिछले 4.5 अरब वर्षों में पूरे ब्रह्मांड में तारों का जन्म आधे से भी अधिक घट गया है, और इसकी प्रमुख व्याख्या अब ध्वस्त हो गई है। दुनिया के सबसे संवेदनशील रेडियो टेलीस्कोप को अब तक के सबसे बड़े ऑप्टिकल आकाश सर्वेक्षण के साथ जोड़कर 2.5 मिलियन आकाशगंगाओं के एक सर्वेक्षण में पाया गया कि ब्रह्मांड में अब भी उतना ही तटस्थ हाइड्रोजन मौजूद है जितना उसके तारा-निर्माण के चरम काल में था। ब्रह्मांडीय नर्सरियों को बंद करने वाला कारक जो भी हो, वह कच्चे माल की कमी नहीं है।

यह निष्कर्ष Nature Astronomy में प्रकाशित हुआ है और चीनी विज्ञान अकादमी के शोधकर्ताओं तथा DESI सहयोग में उनके अंतरराष्ट्रीय भागीदारों का है। यह अब तक का सबसे बड़ा प्रत्यक्ष माप है जो ब्रह्मांडीय हाइड्रोजन भंडार पर किया गया है। यह इस दशकों पुराने प्रश्न का समाधान करता है कि ब्रह्मांड क्यों बूढ़ा हो रहा है — और इसका उत्तर वह नहीं है जो अधिकांश खगोलविदों को अपेक्षित था।

गिरावट का पैमाना चौंकाने वाला है। लगभग 10 अरब वर्ष पहले अपने चरम पर ब्रह्मांड आज की तुलना में लगभग दस गुना अधिक सक्रियता से तारे उत्पन्न कर रहा था। साढ़े चार अरब वर्ष पहले — जब पृथ्वी अभी बन ही रही थी — ब्रह्मांडीय तारा-निर्माण दर आज की तुलना में 2.5 गुना अधिक थी। यदि यह प्रवृत्ति जारी रही, तो ब्रह्मांड एक धीमी और अपरिवर्तनीय पथ पर अग्रसर होगा, जहाँ आसमान में नए सूरज कभी कम होते जाएंगे। सवाल हमेशा यही रहा है: क्यों?

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ब्रह्मांड के हाइड्रोजन भंडार का मापन कैसे किया गया

प्रमुख सिद्धांत सहज-बोधगम्य रहा है: जैसे-जैसे आकाशगंगाएँ पुरानी होती हैं, वे अपने गैस भंडार को समाप्त कर लेती हैं। कम ईंधन का अर्थ है कम तारे। इस परिकल्पना का परीक्षण दृश्यमान ब्रह्मांड के पैमाने पर करने के लिए शोधकर्ताओं को अंतरतारकीय अंतरिक्ष में सबसे प्रचुर रूप — तटस्थ परमाण्विक हाइड्रोजन — को अरबों प्रकाश-वर्षों की दूरी पर एक साथ मापने की आवश्यकता थी। इस सटीकता के साथ ऐसा पहले कभी संभव नहीं हुआ था।

टीम ने दो उपकरणों को संयुक्त किया जिन्होंने पहली बार इस मापन को संभव बनाया। FAST — चीन के गुइझोऊ प्रांत में स्थित पाँच सौ मीटर एपर्चर गोलाकार रेडियो टेलीस्कोप, जो वर्तमान में दुनिया का सबसे बड़ा एकल-डिश रेडियो टेलीस्कोप है — तटस्थ हाइड्रोजन द्वारा स्वाभाविक रूप से उत्सर्जित 21-सेंटीमीटर की धुंधली रेडियो तरंगों का पता लगाता है। DESI (डार्क एनर्जी स्पेक्ट्रोस्कोपिक इंस्ट्रुमेंट), जो एरिज़ोना में स्थित है, ने अध्ययन में शामिल 2.5 मिलियन आकाशगंगाओं के लिए सटीक ऑप्टिकल रेडशिफ़्ट प्रदान किए, जिससे उनकी दूरियाँ और इस प्रकार प्रत्येक आकाशगंगा के देखे जाने के ब्रह्मांडीय युग का निर्धारण हुआ।

HI स्पेक्ट्रल स्टैकिंग नामक तकनीक ने केंद्रीय चुनौती का समाधान किया: कोई भी एकल दूरस्थ आकाशगंगा ब्रह्मांडीय दूरियों पर व्यक्तिगत रूप से पहचाने जाने योग्य पर्याप्त हाइड्रोजन संकेत उत्सर्जित नहीं करती। DESI द्वारा प्रदान किए गए सटीक आकाशगंगा रेडशिफ़्ट के अनुसार लाखों धुंधले रेडियो स्पेक्ट्रा को संरेखित और स्टैक करके, टीम ने शोर को सांख्यिकीय संकेत में परिवर्तित कर दिया — यह एक कमरे में एक हल्की फुसफुसाहट को अलग करने की कोशिश करने के बजाय एक साथ लाखों शांत वार्तालापों को सुनने के समान है। परिणामी सर्वेक्षण ने पूरे आकाश के लगभग एक तिहाई हिस्से को कवर किया, जो ब्रह्मांडीय समय में 4.5 अरब वर्ष पीछे तक फैला है। इस पैमाने और संवेदनशीलता पर पहले कभी प्रयास नहीं किया गया।

संख्याएँ वास्तव में क्या दर्शाती हैं

परिणाम स्पष्ट थे — और मानक मॉडल के लिए असुविधाजनक। सर्वेक्षित आयतन में तटस्थ हाइड्रोजन का घनत्व उन्हीं 4.5 अरब वर्षों में केवल 1.4 गुना कम हुआ है, जबकि तारा-निर्माण दर 2.5 गुना गिरी। अनुपातिक रूप में: तारा जन्म लगभग 60 प्रतिशत घटा। हाइड्रोजन आपूर्ति लगभग 29 प्रतिशत घटी।

इन दो संख्याओं के बीच का अंतर मौजूदा सिद्धांत के लिए समस्या है। यदि हाइड्रोजन की कमी तारा-निर्माण के पतन का प्रमुख कारण होती, तो दोनों वक्र एक-दूसरे का निकटता से अनुसरण करते। वे नहीं करते। यह विसंगति दर्शाती है कि अरबों घन प्रकाश-वर्ष तटस्थ हाइड्रोजन आकाशगंगाओं के बीच और उनके भीतर के स्थानों में बिना उपयोग के पड़ा है — सिद्धांत रूप में तारे बनाने के लिए उपलब्ध, लेकिन ऐसा नहीं कर रहा। ब्रह्मांड अपने हाइड्रोजन को तारों में इतनी तेज़ी से परिवर्तित नहीं कर रहा कि देखी गई गिरावट की व्याख्या हो सके, और इस रूपांतरण में कमी को केवल कम हाइड्रोजन उपलब्ध होने से नहीं समझाया जा सकता।

ब्रह्मांडीय समय में तुलना इस बिंदु को मजबूत करती है। उस युग में जो 4.5 अरब वर्ष पहले अध्ययन के सबसे गहरे मापों के अनुरूप है, तारा-निर्माण गतिविधि और उपलब्ध हाइड्रोजन का अनुपात आज की तुलना में काफी अधिक था। गैस के तारों में रूपांतरण की दक्षता में कुछ बदलाव आया है — और वह कुछ हाथ में मौजूद कच्चे माल की मात्रा नहीं है।

और क्या तारों को रोक सकता है

पेपर उस स्थान की पहचान करता है जहाँ अड़चन सबसे अधिक संभावित है। तटस्थ परमाण्विक हाइड्रोजन सीधे तारों में नहीं गिरता। इसे पहले आण्विक हाइड्रोजन में परिवर्तित होना होता है — वह सघन, ठंडा चरण जो वास्तव में गुरुत्वाकर्षण के तहत तारकीय नर्सरियों में संघनित हो सकता है। उस परिवर्तन की दक्षता, न कि उसके ऊपर की धारा में परमाण्विक हाइड्रोजन की आपूर्ति, अब ब्रह्मांड की तारा फैक्ट्रियों को धीमा करने वाले मुख्य संदिग्ध के रूप में उभरी है।

उस रूपांतरण दक्षता को क्या नियंत्रित करता है? कई तंत्र उम्मीदवार हैं। आकाशगंगाओं के केंद्रों पर सुपरमैसिव ब्लैक होल से प्रतिक्रिया — ऊर्जावान जेट और हवाएँ जो आसपास की गैस को गर्म करती हैं — परमाण्विक हाइड्रोजन को तारा-निर्माण के लिए आवश्यक आण्विक चरण में ठंडा होने से रोक सकती हैं। पिछली पीढ़ियों के तारों से विकिरण गैस को गुरुत्वाकर्षण द्वारा एक साथ खींचे जाने की तुलना में तेज़ी से आयनित कर सकता है। परिगैलेक्टिक माध्यम (circumgalactic medium) के गुण, जो आकाशगंगाओं के चारों ओर फैले हुए गैसीय प्रभामंडल हैं, ब्रह्मांडीय समय में इस प्रकार बदल सकते हैं कि परमाण्विक हाइड्रोजन के तारा-निर्माण करने वाले बादलों में बसने की दर कम हो जाए। किसी एक तंत्र की प्रमुखता की पुष्टि नहीं हुई है। अध्ययन का योगदान यह है कि इसने अभूतपूर्व निश्चितता और पैमाने पर स्थापित किया कि उनमें से कोई भी हाइड्रोजन आपूर्ति को समाप्त करके काम नहीं करता।

यह अध्ययन क्या स्थिर नहीं करता

यह माप लाखों आकाशगंगाओं में औसत एक जनसंख्या-स्तरीय परिणाम है, न कि किसी एक आकाशगंगा के विकास का निदान। स्टैकिंग विधि सांख्यिकीय रूप से मजबूत ब्रह्मांडीय औसत देती है; यह विशिष्ट आकाशगंगा प्रकारों, द्रव्यमान श्रेणियों या पर्यावरणों के अंदर क्या हो रहा है, उसे अलग नहीं कर सकती। तारा-निर्माण दबने के कारणों की आकाशगंगा-दर-आकाशगंगा तस्वीर इस तकनीक की पहुँच से बाहर है।

अधिक मौलिक रूप से, अध्ययन ने परमाण्विक हाइड्रोजन — HI चरण — को मापा। अंततः तारा-निर्माण को ईंधन देने वाला आण्विक हाइड्रोजन, H₂ चरण है, जो ब्रह्मांडीय दूरियों पर पता लगाना कहीं अधिक कठिन है। इस सर्वेक्षण के समान आयतन में आण्विक हाइड्रोजन का मानचित्रण करना एक कहीं अधिक चुनौतीपूर्ण प्रेक्षण कार्य होगा और इस पैमाने पर अभी तक तकनीकी रूप से संभव नहीं है। परमाण्विक और आण्विक गैस के बीच की अड़चन, जिसे यह पेपर संभावित अपराधी के रूप में पहचानता है, प्रश्न को हल करने के लिए आवश्यक पैमाने पर अभी भी अमापी हुई है।

लेखक ध्यान देते हैं कि विभिन्न वातावरणों और ब्रह्मांडीय युगों में देखी गई तारा-निर्माण गिरावट उत्पन्न करने के लिए संभवतः अनेक भौतिक प्रक्रियाएँ परस्पर क्रिया करती हैं। किसी भी पूर्ण सिद्धांत को न केवल इन हाइड्रोजन मापों, बल्कि व्यक्तिगत आकाशगंगा निर्माण इतिहासों, तारा-निर्माण वातावरणों और आकाशगंगा-पैमाने पर गैस प्रवाहों की भूमिका के प्रेक्षणों का भी हिसाब देना होगा।

ब्रह्मांडीय तारा-जन्म गिरावट के बारे में सामान्य प्रश्न

तारा-निर्माण दर ब्रह्मांड के भविष्य के लिए क्यों मायने रखती है? तारे भारी तत्वों का निर्माण करते हैं जो ग्रहों, रसायन विज्ञान और जीवन का निर्माण करते हैं। जैसे-जैसे नए तारा-निर्माण की दर गिरती है, ब्रह्मांड की नई ग्रहीय प्रणालियों के निर्माण और उनके लिए आवश्यक तत्वों की पुनःपूर्ति की क्षमता भी घटती जाती है। इस अध्ययन द्वारा मापी गई प्रवृत्ति एक धीमी, अपरिवर्तनीय गिरावट में ब्रह्मांड के अनुभवजन्य हस्ताक्षर का प्रतिनिधित्व करती है — तारकीय युग के अंत की शुरुआत।

क्या हमारा सूर्य इस ब्रह्मांडीय मंदी से प्रभावित है? नहीं। सूर्य का निर्माण 4.6 अरब वर्ष पहले हुआ था और यह लगभग 5 अरब वर्षों तक जलता रहेगा। यह मंदी ब्रह्मांड भर में नई तारा प्रणालियों के जलने की दर का वर्णन करती है, न कि पहले से बने तारों के व्यवहार का। हमारा सौर मंडल अपनी आयु के कारण इस प्रवृत्ति से अलग-थलग है।

इस प्रकार के मापन के लिए FAST को क्या आवश्यक बनाता है? FAST का 500-मीटर एपर्चर इसे किसी भी पिछले एकल-डिश रेडियो टेलीस्कोप की तुलना में लगभग 40 गुना बड़ा संग्रहण क्षेत्र प्रदान करता है। वह संवेदनशीलता ही इसे अरबों प्रकाश-वर्ष दूर की आकाशगंगाओं से धुंधले 21-सेंटीमीटर हाइड्रोजन संकेत का पता लगाने में सक्षम बनाती है। FAST की संग्रहण शक्ति के बिना, स्टैकिंग तकनीक इन दूरियों पर सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण परिणाम उत्पन्न नहीं कर सकती।

क्या यह अध्ययन आकाशगंगा उम्र बढ़ने के “ईंधन संकट” सिद्धांत को गलत साबित करता है? यह सबसे सरल संस्करण को चुनौती देता है: कि तटस्थ हाइड्रोजन आपूर्ति में गिरावट सीधे तारा-निर्माण में गिरावट लाती है। हाइड्रोजन की आपूर्ति तारा-जन्म में देखी गई गिरावट की व्याख्या करने के लिए पर्याप्त तेज़ी से नहीं गिरी है। एक अधिक जटिल प्रक्रिया — जिसमें सबसे अधिक संभावना है कि वह हाइड्रोजन तारा-निर्माण के लिए आवश्यक आण्विक चरण में कितनी अक्षमता से परिवर्तित होता है — काम कर रही प्रतीत होती है।

टीम का तत्काल अगला कदम तुलनीय ब्रह्मांडीय पैमानों पर आण्विक हाइड्रोजन को मापना है, एक ऐसा कार्य जिसे स्क्वायर किलोमीटर ऐरे (Square Kilometre Array) सहित अगली पीढ़ी की सुविधाएँ अंततः संभव बना सकती हैं। तब तक, ब्रह्मांड के अपने भविष्य के बारे में सबसे महत्वपूर्ण खुले प्रश्न में एक पुष्ट विरोधाभास जुड़ गया है: ब्रह्मांड के पास अब भी अधिकांश हाइड्रोजन है, और फिर भी उसके तारे खत्म हो रहे हैं।

संदर्भ: एट अल., “Cosmic star formation rate decline is not driven by neutral hydrogen depletion,” Nature Astronomy, 2026. DOI: 10.1038/s41550-026-02965-9

टैग: cosmology, DESI, FAST telescope, neutral hydrogen, star formation

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