हबल ने पाया कि बौनी आकाशगंगाएं अपने तारों की बनाई ऑक्सीजन का सिर्फ 11% रख पाईं

आकाशगंगा के आसपास की छोटी आकाशगंगाएं अपने ही तारों द्वारा निर्मित लगभग सारी ऑक्सीजन खो चुकी हैं। हबल स्पेस टेलीस्कोप के अवलोकनों पर आधारित एक गणना के अनुसार, एक सामान्य बौनी आकाशगंगा अपने तारों द्वारा गढ़े गए हर नौ ऑक्सीजन परमाणुओं में से केवल लगभग एक को ही अब भी संभाले हुए है; बाकी अब आकाशगंगा के भीतर नहीं है, जहां खगोलविद उसकी गणना कर सकते हैं।

हाइड्रोजन और हीलियम के बाद ऑक्सीजन सबसे प्रचुर तत्व है, और खगोलविद इसे हर भारी तत्व के प्रतिनिधि के रूप में इस्तेमाल करते हैं, यानी पथरीले ग्रहों, पानी और जीवित चीजों के कच्चे माल के रूप में। बौनी आकाशगंगाएं ब्रह्मांड में सबसे आम प्रकार की आकाशगंगाएं हैं। यदि वे नियमित रूप से अपने तारों के उत्पादन का अधिकांश हिस्सा बाहर फेंक देती हैं, तो ब्रह्मांड के भारी तत्वों का बड़ा अंश आकाशगंगाओं के बीच लगभग खाली अंतरिक्ष में पहुंच चुका है। और जो कंप्यूटर सिमुलेशन आकाशगंगा के रसायन-विज्ञान के बाकी पहलुओं को सही दिखाते हैं, वे कहते हैं कि इससे कहीं अधिक पदार्थ वहीं बचा रहना चाहिए था।

Galaxies Losing Oxygen via Winds (GLOW) नामक इस परियोजना ने 37 गैस-समृद्ध बौनी आकाशगंगाओं का अध्ययन किया, जिनमें अब भी तारे बन रहे हैं। वे अपने तारों द्वारा बनाई गई ऑक्सीजन का 4% से 25% तक, औसतन 10.7%, बचाए रखती हैं। आकाशगंगा सिमुलेशन का एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला समूह इससे दो से चार गुना अधिक का अनुमान लगाता है।

इस विश्लेषण का नेतृत्व Space Telescope Science Institute और Rutgers University की खगोलविद क्रिस्टन मैक्विन (Kristen McQuinn) ने किया, जो NASA के नैन्सी ग्रेस रोमन स्पेस टेलीस्कोप के विज्ञान संचालन केंद्र की प्रमुख हैं; यह अध्ययन The Astrophysical Journal में प्रकाशित हुआ है। यूनिवर्सिटी ऑफ़ यूटा की सहायक प्रोफेसर और सह-अन्वेषक ग्रेस टेलफोर्ड (Grace Telford) ने कहा, “हम जानते हैं कि अतीत में किसी समय ऑक्सीजन आकाशगंगाओं के भीतर रही होगी, इसलिए उसे बाहर निकाला गया होगा।” उन्होंने कहा, “और ऐसा करने के लिए विशाल तारों और सुपरनोवा विस्फोटों से मिलने वाली ऊर्जा चाहिए, जो पदार्थ को मूल आकाशगंगाओं से बाहर और आकाशगंगाओं के बीच के अंतरिक्ष में धकेल सके।”

आकाशगंगा में ऑक्सीजन की गणना कैसे की जाए

यह अध्ययन एक लेखा-परीक्षा की तरह काम करता है। पहले टीम ने अनुमान लगाया कि प्रत्येक आकाशगंगा ने अपने जीवनकाल में कितनी ऑक्सीजन पैदा की है। अधिकतर ऑक्सीजन उन विशाल तारों से आती है जिनका अंत सुपरनोवा के रूप में होता है, इसलिए निर्मित ऑक्सीजन की मात्रा उस कुल तारकीय द्रव्यमान के अनुरूप होती है जिसे आकाशगंगा ने बनाया है। शोधकर्ताओं ने NASA के सेवानिवृत्त स्पिट्ज़र स्पेस टेलीस्कोप द्वारा दर्ज अवरक्त प्रकाश से उस द्रव्यमान का मापन किया और उसे एक मानक उपज के आधार पर ऑक्सीजन में बदला, अर्थात तारों में परिवर्तित गैस की प्रत्येक इकाई के लिए मुक्त हुए नए ऑक्सीजन का द्रव्यमान।

फिर उन्होंने गिना कि कितना पदार्थ अब भी मौजूद है। हबल की संग्रहित छवियां प्रत्येक आकाशगंगा के अलग-अलग तारों को अलग से दिखाती हैं, और इन तारों के रंग तथा चमक बताते हैं कि वे कब बने और उन्होंने कितनी ऑक्सीजन बांध कर रखी। न्यू मेक्सिको का Very Large Array और Australia Telescope Compact Array जैसे रेडियो दूरबीनों ने हाइड्रोजन गैस से निकलने वाले धुंधले रेडियो संकेत के जरिए उसका भार मापा। युवा तारों के आसपास चमकते बादलों के प्रकाशीय स्पेक्ट्रा ने उस गैस में ऑक्सीजन की मात्रा बताई, और धूल के कणों में फंसी ऑक्सीजन के लिए किया गया सुधार इस गणना को पूरा करता है।

आकाशगंगाओं को जानबूझकर चुना गया था। वे लगभग 30 लाख से 2 करोड़ प्रकाश-वर्ष की दूरी पर हैं, इतनी निकट कि हबल अलग-अलग तारों को पहचान सके, जो ज्ञात अधिकांश बौनी आकाशगंगाओं के लिए संभव नहीं है। उनका द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान के कुछ लाख गुना से लेकर कुछ अरब गुना तक है; यही वह दायरा है जहां सिद्धांत कहता है कि सुपरनोवा पवनें सबसे अधिक असर डालती हैं। इनमें से कोई भी किसी बड़ी आकाशगंगा की उपग्रह के रूप में परिक्रमा नहीं करती। उन्होंने जो ऑक्सीजन बचाए रखी है, उसका लगभग पूरा हिस्सा उनकी गैस में है, जबकि बहुत कम मात्रा तारों और धूल में है।

बड़ी आकाशगंगाएं तीन से चार गुना अधिक बचाए रखती हैं

बड़ी आकाशगंगाओं के मुकाबले ये हानियां अत्यधिक दिखती हैं। अध्ययन पहले के नतीजों को संकलित करता है, जिनसे पता चलता है कि लगभग 10 अरब सौर-द्रव्यमान और उससे अधिक द्रव्यमान वाली आकाशगंगाओं में धारण क्षमता तीन से चार गुना बढ़ जाती है; वहां बची हुई अधिकांश ऑक्सीजन गैस के बजाय तारों में बंद होती है। समान पद्धति का उपयोग कर टेलफोर्ड और सहयोगियों के पहले के विश्लेषण के अनुसार, आकाशगंगा की निकटतम बड़ी सर्पिल आकाशगंगा Andromeda ने अपने भारी तत्वों का 38% संभाल कर रखा है, जिसका अधिकांश हिस्सा तारों में है।

इसकी सामान्य व्याख्या गुरुत्वाकर्षण है। एक छोटी आकाशगंगा का गुरुत्वीय कुआं उथला होता है, इसलिए विस्फोटित होते तारों की आघात तरंगें गैस को ऐसी गति से बाहर धकेल सकती हैं जिसे आकाशगंगा रोक नहीं सकती। GLOW के आंकड़े एक सरल मॉडल के अनुकूल हैं, जिसमें बाहर निकलती पवनों में पीछे बची गैस की तुलना में ऑक्सीजन की सांद्रता लगभग दोगुनी होती है और जिसमें ये आकाशगंगाएं अंतरआकाशगंगीय अंतरिक्ष से उतनी ताजा गैस भी लगभग 40% कम खींचती हैं, जितनी ब्रह्मांड के सामान्य पदार्थ में उनके हिस्से के आधार पर अपेक्षित होती।

छोटे सिरे पर, इसी समूह द्वारा पहले अध्ययन की गई धुंधली बौनी आकाशगंगा Leo P ने अपनी ऑक्सीजन का 5% बचाए रखा है। आकाशगंगा के अपने कुछ उपग्रह केवल 1% से 3% तक ही बचाए रखते हैं, लेकिन बड़ी आकाशगंगा ने उनसे उनकी गैस भी छीन ली है, इसलिए उनकी हानि का कारण अलग है।

पर्यावरण भी महत्वपूर्ण प्रतीत होता है। किसी भी बड़े पड़ोसी से लगभग 30 लाख प्रकाश-वर्ष से अधिक दूर स्थित बौनी आकाशगंगाएं लगातार अपनी ऑक्सीजन का कम हिस्सा बचाए रखती हैं। घने परिवेश में, किसी बड़ी आकाशगंगा के निकट मौजूद आकाशगंगाएं अधिक ऑक्सीजन बनाए रखती हैं; संभवतः बाहरी दबाव निकाली गई गैस को वापस भीतर धकेल देता है, या फिर वे दूसरों द्वारा फेंकी गई ऑक्सीजन को समेट लेती हैं। और टीम की अपेक्षा के विपरीत, किसी आकाशगंगा ने कितनी ऑक्सीजन बचाई, उसका संबंध आकाशगंगा के द्रव्यमान और उसकी गैस की ऑक्सीजन मात्रा के मानक संबंध पर उसकी स्थिति से नहीं मिला।

सिमुलेशन रसायन-विज्ञान तो सही पाते हैं, ऑक्सीजन बजट नहीं

यही अंतिम परिणाम इस अध्ययन को बौनी आकाशगंगाओं से परे भी महत्वपूर्ण बनाता है। ब्रह्मांडीय सिमुलेशनों को द्रव्यमान-धात्विकता संबंध को पुनरुत्पादित करने के लिए समायोजित किया जाता है, और टीम ने जिन तीन सिमुलेशनों से तुलना की, वे इन द्रव्यमानों पर ऐसा अच्छी तरह करते हैं। फिर भी, वही सिमुलेशन अपनी आकाशगंगाओं के भीतर बहुत अधिक ऑक्सीजन बनाए रखते हैं; एक समूह मापी गई मात्रा से दो से चार गुना अधिक धारण क्षमता का अनुमान लगाता है। वे यह भी अनुमान लगाते हैं कि द्रव्यमान के साथ धारण क्षमता तेजी से बढ़नी चाहिए, जो संयुक्त अवलोकनों में नहीं दिखता।

सिमुलेशन औसत रसायन-विज्ञान के मामले में सही परिणाम देते हैं, लेकिन ऑक्सीजन को गलत ढंग से इधर-उधर पहुंचाते हैं। लेखकों का तर्क है कि इस तरह की असंगति तारकीय फीडबैक के प्रतिस्पर्धी तरीकों को अलग कर सकती है, यानी सुपरनोवा और विशाल तारों द्वारा छोड़ी जाने वाली ऊर्जा, जिसका हर सिमुलेशन को अनुमान लगाना पड़ता है क्योंकि वह अलग-अलग विस्फोटों को स्पष्ट रूप से हल नहीं कर सकता।

यह गणना किन सवालों का समाधान नहीं करती

सबसे बड़ा खुला सवाल यह है कि गायब ऑक्सीजन कहां गई। इनमें से कुछ आकाशगंगाओं के आसपास फैली गैस के प्रभामंडल के पराबैंगनी अवलोकनों में अत्यधिक आयनित ऑक्सीजन मिली है, लेकिन यह उत्पादित ऑक्सीजन के केवल 1% से 7% के बराबर है। अन्य अवस्थाओं में मौजूद ऑक्सीजन के लिए सुधार करने पर प्रभामंडल का हिस्सा 5% से 35% के बीच पहुंच सकता है, यह दायरा इस सवाल को खुला छोड़ता है कि अधिकांश ऑक्सीजन अपनी आकाशगंगा के पास ठहरी हुई है या हमेशा के लिए अंतरआकाशगंगीय अंतरिक्ष में निकल गई है। टीम का कहना है कि यदि प्रभामंडल की गैस संतुलन में नहीं है, तो यह सुधार भी लागू नहीं हो सकता।

यह लेखा-परीक्षा अनुमानों पर भी टिकी है। तारकीय द्रव्यमानों में लगभग 33% की अनिश्चितता है, और उत्पादित ऑक्सीजन स्वीकृत सुपरनोवा उपज तथा जन्म के समय माने गए तारकीय द्रव्यमानों के मिश्रण पर निर्भर करती है। सिमुलेशन भी अलग उपजों और आकाशगंगा की सीमा कहां समाप्त होती है इसकी अलग परिभाषाओं का उपयोग करते हैं, इसलिए लेखक सख्त संख्या-दर-संख्या तुलना के प्रति चेतावनी देते हैं, हालांकि वे समग्र प्रवृत्तियों को मजबूत बताते हैं। पर्यावरणीय पैटर्न एक छोटे नमूने से आया है और इसे अस्थायी बताया गया है, तथा सभी 37 आकाशगंगाएं हमारे ब्रह्मांडीय पड़ोस की गैस-समृद्ध, तारे बना रही क्षेत्रीय बौनी आकाशगंगाएं हैं, हर प्रकार की छोटी आकाशगंगा नहीं।

बौनी आकाशगंगाओं और गायब ऑक्सीजन पर सामान्य प्रश्न

बौनी आकाशगंगा क्या होती है?

बौनी आकाशगंगा एक छोटी आकाशगंगा होती है, जिसमें कुछ हजार से लेकर कई करोड़ तारे होते हैं, जबकि आकाशगंगा में सैकड़ों अरब तारे हैं। बौनी आकाशगंगाएं ब्रह्मांड में सबसे अधिक संख्या वाली आकाशगंगाएं हैं। इस अध्ययन की आकाशगंगाएं गैस से समृद्ध हैं और अब भी तारे बना रही हैं।

आकाशगंगा में ऑक्सीजन कहां से आती है?

इसका लगभग पूरा हिस्सा विशाल तारों के भीतर बनता है और उनके सुपरनोवा के रूप में विस्फोटित होने पर मुक्त होता है। तारों की हर पीढ़ी आसपास की गैस को समृद्ध करती है, और बाद के तारे तथा ग्रह उसी समृद्ध पदार्थ से बनते हैं। पृथ्वी की हवा और पानी में मौजूद ऑक्सीजन सूर्य के अस्तित्व में आने से बहुत पहले इसी तरह गढ़ी गई थी।

गायब ऑक्सीजन कहां गई?

सुपरनोवा-प्रेरित पवनों ने उसे आकाशगंगाओं से बाहर धकेल दिया। उसका एक हिस्सा प्रत्येक आकाशगंगा के आसपास फैली गैस के प्रभामंडल में है, लेकिन मापी गई प्रभामंडलीय ऑक्सीजन कमी के केवल छोटे हिस्से को ही पूरा करती है। बाकी पूरी तरह अंतरआकाशगंगीय अंतरिक्ष में निकल गई हो सकती है, और मौजूदा आंकड़े अभी यह नहीं बता सकते कि इनमें से कौन-सी बात सही है।

छोटी आकाशगंगाएं बड़ी आकाशगंगाओं से अधिक ऑक्सीजन क्यों खोती हैं?

उनका गुरुत्वाकर्षण कमजोर होता है, इसलिए विस्फोटित तारों की ऊर्जा अधिक आसानी से उनसे गैस को बाहर उठा सकती है। Andromeda जैसी बड़ी सर्पिल आकाशगंगाएं बहुत बड़ा हिस्सा बचाए रखती हैं, जो मुख्यतः उनके तारों के भीतर बंद होता है। GLOW आकाशगंगाओं ने औसतन लगभग दसवां हिस्सा बचाए रखा।

Roman और भी धुंधली आकाशगंगाओं की तलाश करेगा

GLOW की गणना 2 नवंबर, 2026 को The Astrophysical Journal में प्रकाशित हुई, साथ ही Astrophysical Journal Supplement Series में आकाशगंगा आंकड़ों का एक सहयोगी एटलस भी प्रकाशित हुआ; प्रीप्रिंट अगस्त में पोस्ट किए गए थे। मैक्विन के पास नए प्रक्षेपित रोमन स्पेस टेलीस्कोप पर एक स्वीकृत कार्यक्रम है, जिसके जरिए वे आकाश के विस्तृत क्षेत्र में इससे भी छोटी और धुंधली आकाशगंगाएं खोजेंगी; इसके बाद उन्हें हबल और जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप से विस्तार से अध्ययन करने की उम्मीद है। टेलफोर्ड हबल का उपयोग कई GLOW आकाशगंगाओं में ऑक्सीजन बनाने वाले और उसे बाहर धकेलने वाले अलग-अलग विशाल तारों की जांच के लिए कर रही हैं।

संदर्भ: McQuinn et al., “GLOW. II. A Census of Oxygen in Low-mass Galaxies,” The Astrophysical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-4357/ae93a6

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