शैडो ब्लास्टर: वह दूरस्थ आकाशगंगा जो उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो की उत्पत्ति की कहानी को नए सिरे से लिख रही है

वह स्रोत था JCMT0402-0424, एक सघन-कोर धूल भरी तारा-निर्माण आकाशगंगा (DSFG), जो z = 2.988 की रेडशिफ्ट (redshift) पर है । इसका अर्थ है कि हम इस आकाशगंगा को उस समय देख रहे हैं जब ब्रह्मांड को केवल लगभग 11 अरब वर्ष ही हुए थे। यह वह दौर है जिसे खगोलविद "कॉस्मिक नून" (cosmic noon) कहते हैं, जब पूरे ब्रह्मांड में तारा निर्माण अपने चरम स्तर पर था।

एक न्यूट्रिनो-उत्पादक स्टारबर्स्ट के अंदर

ALMA द्वारा सामने लाई गई इस आकाशगंगा ने उम्मीदों को पूरी तरह से तोड़ दिया। लेंस के आवर्धन में सुधार करने पर पता चला कि इसका कोर बेहद सघन है—शायद केवल 1,500 प्रकाश वर्ष चौड़ा—और यह खरबों सूर्यों की अवरक्त (इन्फ्रारेड) चमक के साथ चमकता है । यह ऊर्जा तारा निर्माण की एक प्रचंड दर से आती है, जो धूल से घिरे घने और गैस-समृद्ध वातावरण में बेहद तेज़ गति से नए तारों का निर्माण कर रही है।

महत्वपूर्ण रूप से, अवलोकनों में किसी सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक (AGN) का कोई सबूत नहीं मिला। "शैडो ब्लास्टर" में कोई चमकीला एक्स-रे या गामा-रे समकक्षी नहीं है, जो कि किसी विशालकाय ब्लैक होल के आसपास पदार्थ के जमा होने का एक अचूक संकेत होता है । आकाशगंगा की गैस के स्पेक्ट्रल विश्लेषण ने व्यापक घटकों के साथ जटिल वेग संरचनाएं दिखाईं, जो सघन स्टारबर्स्ट की पहचान है, न कि किसी केंद्रीय ब्लैक होल द्वारा संचालित सामान्य बहिर्वाहों की । इस न्यूट्रिनो के 90% संभावित क्षेत्र के भीतर एक अति-चरम सबमिलीमीटर स्रोत के यूं ही मिल जाने की यादृच्छिक संभावना 1% से भी कम है, जो न्यूट्रिनो को तारा-निर्माण आकाशगंगा से ही मजबूती से जोड़ता है ।

AGN-केंद्रित ब्रह्मांड की धारणा को चुनौती

यह खोज मल्टी-मैसेंजर खगोलशास्त्र (multi-messenger astronomy) के लिए एक रूपरेखा परिवर्तन (paradigm shift) है। लगभग एक दशक तक, बाह्य-गैलेक्टिक (extragalactic) उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो के केवल दो ही पुख्ता, स्थिर स्रोत थे और दोनों सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक थे। 2018 में, ब्लेज़र TXS 0506+056 को न्यूट्रिनो IC-170922A के स्रोत के रूप में पहचाना गया । 2022 में, आइसक्यूब सहयोग ने पास की सेफर्ट आकाशगंगा NGC 1068 (मेसियर 77) से न्यूट्रिनो के साक्ष्य की घोषणा की । इन खोजों ने उस प्रचलित दृष्टिकोण को मजबूत किया कि सक्रिय विशालकाय ब्लैक होल—अपने शक्तिशाली जेट और घने कोर के साथ—उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो उत्पन्न करने हेतु आवश्यक ऊर्जाओं तक ब्रह्मांडीय किरणों को त्वरित करने के प्राथमिक इंजन थे।

"शैडो ब्लास्टर" यह दर्शाता है कि यह तस्वीर अधूरी है। यह अब तक का सबसे मजबूत अवलोकन प्रमाण प्रस्तुत करता है कि शक्तिशाली उत्पादकों का एक अलग वर्ग—एक दूरस्थ, धूल भरी स्टारबर्स्ट आकाशगंगा—बिना किसी ब्लैक होल की गतिविधि के न्यूट्रिनो उत्पन्न कर सकता है। न्यूट्रिनो उत्पन्न करने वाली ऊर्जावान ब्रह्मांडीय किरणें, संभवतः इन चरम वातावरणों में विशालकाय, अल्पजीवी तारों के अंत में होने वाले अनगिनत सुपरनोवा (supernova) विस्फोटों की शॉकवेव्स में त्वरित होती हैं ।

कॉस्मिक न्यूट्रिनो पृष्ठभूमि से एक गुमड़ी कड़ी

इसके प्रभाव इस एक आकाशगंगा से कहीं आगे तक फैले हुए हैं। आइसक्यूब ऑब्ज़र्वेटरी ने ब्रह्मांड की सभी दिशाओं से आने वाले उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो की एक डिफ्यूज पृष्ठभूमि मापी है, एक अनसुलझी चमक जो अकेले ब्लेज़र और AGN की ज्ञात आबादी द्वारा समझाई नहीं जा सकती। इस अनुपस्थित न्यूट्रिनो फ्लक्स के एक महत्वपूर्ण अंश का तारा-निर्माण करने वाली आकाशगंगाओं से आना लंबे समय से संदिग्ध रहा है, लेकिन प्रत्यक्ष प्रमाण अनुपस्थित थे ।

"शैडो ब्लास्टर" अब एक ठोस कड़ी प्रदान करता है। क्योंकि यह कॉस्मिक नून (लगभग 2–3 की रेडशिफ्ट, यानि आज से लगभग 11 अरब वर्ष पहले का समय) में मौजूद है, यह दर्शाता है कि ब्रह्मांड में चरम तारा निर्माण का युग प्रचुर मात्रा में न्यूट्रिनो उत्पादन का युग भी था । JCMT0402-0424 जैसी सघन, धूल से लिपटी स्टारबर्स्ट, जो पारंपरिक ऑप्टिकल और गामा-रे टेलीस्कोपों के लिए धुंधली या अदृश्य हैं, "न्यूट्रिनो फैक्ट्रियों" की एक विशाल, पहले से छिपी हुई आबादी का प्रतिनिधित्व कर सकती हैं जो सामूहिक रूप से इस रहस्यमयी डिफ्यूज पृष्ठभूमि के लिए जिम्मेदार हैं । यह खोज न केवल हमारे कॉस्मिक लेखांकन में एक लंबे समय से चली आ रही कमी को पूरा करती है, बल्कि यह न्यूट्रिनो खगोलविदों को ऐसे लक्ष्यों के एक नए वर्ग की ओर भी इशारा करती है जो अपनी ही धूल और अत्यधिक दूरी के कारण हमारी खुली आंखों से ओझल थे।