આજના વૈજ્ઞાનિક યુગમાં અત્યાધુનિક સાધનોના માધ્યમથી બ્રહ્માંડના વિવિધ રહસ્યો સામે આવી રહ્યા છે. ત્યારે આ જ ક્રમમાં ભારતીય ખગોળશાસ્ત્રીઓએ પણ એક અદ્ભુત ખોજ કરી છે. આ ખોજ કોસ્મોલોજીના મૂળભૂત સિદ્ધાંતોને પડકાર આપી રહી છે. ખગોળશાસ્ત્રીઓએ બ્રહ્માંડના ઇતિહાસમાં 12 અબજ વર્ષ પહેલાંથી અસ્તિત્વ ધરાવતી એક અસાધારણ ગેલેક્સી શોધી કાઢીને વિશ્વભરના વૈજ્ઞાનિક સમુદાયનું ધ્યાન ખેંચ્યું છે. આ ગેલેક્સીને ‘અલકનંદા’ નામ આપવામાં આવ્યું છે. આ ગેલેક્સીને હિમાલયની પવિત્ર નદી પરથી નામ આપવામાં આવ્યું છે.
આ શોધ નેશનલ સેન્ટર ફોર રેડિયો એસ્ટ્રોફિઝિક્સ (NCRA-TIFR) પુણેના સંશોધક રાશિ જૈન અને તેમના માર્ગદર્શક પ્રોફેસર યોગેશ વાડાદેકર દ્વારા કરવામાં આવી છે. તેમનો સંશોધન લેખ ‘એસ્ટ્રોનોમી એન્ડ એસ્ટ્રોફિઝિક્સ’ (Astronomy & Astrophysics) નામના પ્રતિષ્ઠિત જર્નલમાં પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યો છે. જેનું શીર્ષક છે: અ ગ્રાન્ડ-ડિઝાઈન સ્પાઈરલ ગેલેક્સી 1.5 બિલિયન યર્સ આફ્ટર ધ બિગ બેંગ વિથ જેડબ્લ્યુએસટી (A grand-design spiral galaxy 1.5 billion years after the Big Bang with JWST). સંશોધન પત્ર વાંચવા અહીં ક્લિક કરો.
બ્રહ્માંડના જન્મથી ગેલેક્સીના નિર્માણ સુધીની યાત્રા
ખગોળશાસ્ત્રીઓ અનુસાર બ્રહ્માંડની ઉંમર આશરે 13.8 અબજ વર્ષ છે. બ્રહ્માંડના પ્રારંભિક તબક્કાને ‘કોસ્મિક ડૉન’ કહેવામાં આવે છે. આ સમયગાળામાં બિગ બૅન્ગ પછી અબજો વર્ષો સુધી બ્રહ્માંડ અત્યંત અવ્યવસ્થિત, અસ્થિર અને ગરમ હતું.
(બિગ બૅન્ગ થીયરી: લગભગ 13.8 અબજ વર્ષ પહેલાં આખું બ્રહ્માંડ એક અત્યંત નાનકડા, અત્યંત ગરમ અને અત્યંત ઘન બિંદુમાં (જેને સિંગ્યુલારિટી કહે છે) સમાયેલું હતું. એકદમ અચાનક આ બિંદુમાં ભયંકર વિસ્ફોટ થયો અને તે ઝડપથી ફેલાવા લાગ્યું. આ જ વિસ્ફોટને આપણે ‘બિગ બૅન્ગ’ કહીએ છીએ. આ વિસ્ફોટ પછી બ્રહ્માંડ ઝડપથી મોટું થતું ગયું અને ઠંડું પડતું ગયું, પહેલાં હાઇડ્રોજન, હીલિયમ જેવા હલકા તત્વો બન્યા, લાખો-કરોડો વર્ષોમાં આ વાદળો એકઠા થઈને તારાઓ અને ગેલેક્સીઓ બન્યા અને આજે પણ બ્રહ્માંડ ફેલાઈ રહ્યું છે.)
વૈજ્ઞાનિકો માને છે બ્રહ્માંડ બની રહ્યું હતું તે સમયમાં ગેલેક્સીઓ ક્લમ્પી (ગઠ્ઠા જેવી) અને નાની હતી, જેમાં તારાઓનું નિર્માણ ધીમે-ધીમે થતું. જોકે, હવે જેડબ્લ્યુએસટી જેવા સ્પેસ ટેલિસ્કોપની મદદથી સંશોધકો જાણી શક્યા છે કે બ્રહ્માંડના જ્યારે માત્ર 10% વિકાસ પામ્યું હતું એટલે કે બિગ બૅન્ગ પછીના માત્ર 1.5 અબજ વર્ષના સમયગાળા દરમિયાન જ પરિપક્વ અને વ્યવસ્થિત ગેલેક્સીઓ અસ્તિત્વમાં હતી.
‘અલકનંદા’ પણ આવી જ ગેલેક્સી છે જેનું ફોટોમેટ્રિક રેડશિફ્ટ (z_phot) આશરે 4.05 છે, જેનાથી તેનો પ્રકાશ પૃથ્વી પર 12 અબજ વર્ષ પછી પહોંચ્યો છે. રિસર્ચ પેપર મુજબ તેની સ્ટેલર માસ-વેઇટેડ એજ 199 મિલિયન વર્ષ છે, અને તેના 50% તારાઓ z ~ 4.05 પછી બનેલા છે.
(z ~ 4.05: ‘z’ એટલે રેડશિફ્ટ {લાલ સ્થાનાંતર}. જ્યારે કોઈ ગેલેક્સી કે વસ્તુનું રેડશિફ્ટ z ∼ 4.05 હોય તો એનો મતલબ એ થાય કે એ વસ્તુ ખૂબ જ દૂર છે અને બ્રહ્માંડના શરૂઆતના સમય એટલે કે જ્યારે બ્રહ્માંડ 1 અબજ વર્ષનું હતું તેની નજીકના સમયની છે. આનો સરળ અર્થ એ થયો કે કોઈ ખૂબ જ દૂરની ગેલેક્સી કે વસ્તુનો પ્રકાશ આપણા સુધી પહોંચવામાં અબજો વર્ષ લાગ્યા છે અને જે વસ્તુ આપણે જોઈ રહ્યા છીએ એ બ્રહ્માંડના બાલ્યાવસ્થાના સમયની છે.”)
આ શોધ ગેલેક્સી નિર્માણના પરંપરાગત સિદ્ધાંતોને પડકારે છે. પહેલાં માનવામાં આવતું હતું કે સ્પાયરલ ગેલેક્સીઓ જેવી વ્યવસ્થિત રચનાઓ બનવામાં ઓછામાં ઓછા 3 અબજ વર્ષો લાગે, કારણ કે બ્રહ્માંડ જ્યારે વિકસી રહ્યું હતું ત્યારે ગેલેક્સીઓ ડાયનેમિકલી હોટ અને ક્લમ્પી હતી. પરંતુ ‘અલકનંદા’માં મોટાભાગના તારાઓ માત્ર 199 મિલિયન વર્ષમાં બનેલા છે, જે ઝડપી ગેસ પ્રવાહ, ઠંડકીકરણ અને ડિસ્ક સ્ટેબિલાઈઝેશનની પ્રક્રિયાઓને દર્શાવે છે. રિસર્ચ પેપર અનુસાર તેનો સ્ટાર ફોર્મેશન રેટ (SFR) મિલ્કી વે કરતાં 20 ગણો વધુ છે. એટલે કે તે મિલ્કી વે કરતાં 20 ગણી વધુ ઝડપે તારા બનાવે છે. (SRF: દરેક ગેલેક્સીમાં ગેસ અને ધૂળ હોય છે. આ ગેસ અને ધૂળ ધીમે ધીમે એકઠા થઈને નવા તારાઓ બનાવે છે. એટલે કે તારાઓ બનવાની ઝડપને Star Formation Rate (SFR) કહેવાય છે.)
‘અલકનંદા’ની રચના અને વિશેષતાઓ: મિલ્કી વેનું યુવાન અને ઝડપી વર્ઝન
‘અલકનંદા’ એક ‘ગ્રાન્ડ-ડિઝાઇન સ્પાયરલ’ ગેલેક્સી છે, જેમાં બે સમાન અને સ્પષ્ટ સ્પાયરલ આર્મ્સ, સેન્ટ્રલ બલ્જ આવેલા છે. આ ગેલેક્સીનો વ્યાસ લગભગ 30,000 પ્રકાશ-વર્ષ (10 કિલોપાર્સેક) જેટલો છે. એટલે કે આપણી આકાશગંગાના ડિસ્કનો માત્ર એક તૃતીયાંશ ભાગ જેટલી જગ્યા રોકે છે. તેમાં બધા તારાઓનું કુલ વજન લગભગ 15-8 કરોડ સૂર્ય જેટલું છે. એટલે આપણી આકાશગંગાના તારા-દળનો લગભગ 3થી 4% જેટલો ભાગ.
‘અલકનંદા’ ખૂબ જ યુવાન છે. તેના અડધાથી વધુ તારાઓ માત્ર છેલ્લા 20 કરોડ વર્ષમાં જ બન્યા છે. આજે તે દર વર્ષે 62.75 એટલે કે લગભગ 63 સૂર્ય જેટલા નવા તારા બનાવી રહી છે. આપણી આકાશગંગા આજે દર વર્ષે માત્ર 4થી 8 સૂર્ય જેટલા તારા બનાવે છે. એટલે ‘અલકનંદા’ આપણા કરતાં 20 ગણી વધુ ઝડપથી તારાઓનું ઉત્પાદન કરે છે.
આ ગેલેક્સી મોટા ટકરાવ કે મર્જરથી નહીં, પણ શાંતિથી ગેસના વિશાળ વાદળો ધીમે-ધીમે એકઠા થઈને બની છે. સામાન્ય રીતે આવી સુંદર સ્પાયરલ ગેલેક્સી બનવામાં એક અબજ વર્ષ લાગે છે, પણ ‘અલકનંદા’એ આ કામ અડધાથી પણ ઓછા સમયમાં પૂરું કરી દીધું છે.
આપણે આ ગેલેક્સીને આટલી સ્પષ્ટ કેમ જોઈ શકીએ છીએ? કારણ કે તેનું રેડશિફ્ટ લગભગ 4.05 છે. એટલે આપણે તેને એ સમયે જોઈ રહ્યા છીએ જ્યારે બ્રહ્માંડ માત્ર 1.5 અબજ વર્ષ જૂનું હતું. તેની પાછળ એક વિશાળ ગેલેક્સી ક્લસ્ટર (અબેલ 2744) છે, જેના ગુરુત્વાકર્ષણથી પ્રકાશ વાંકો થઈને બમણો થઈને આપણી પાસે પહોંચે છે. આ કુદરતી ‘ઝૂમ લેન્સ’ની મદદથી તેના સ્પાયરલ આર્મ્સની દરેક વિગત ખૂબ જ સ્પષ્ટ દેખાય છે.
આ ગેલેક્સીનું નામ ભારતીય વૈજ્ઞાનિકોએ હિમાલયની પવિત્ર નદી ‘અલકનંદા’ પરથી પાડ્યું છે. આ શબ્દ નદીની દિવ્યતા અને સુંદરતા સૂચવે છે.
‘અલકનંદા’ના ખોજની પ્રક્રિયા અને JWSTનો ઉપયોગ
‘અલકનંદા’ ગેલેક્સીની ખોજ ભારતના પુણેમાં આવેલા નેશનલ સેન્ટર ફોર રેડિયો એસ્ટ્રોફિઝિક્સમાં (NCRA) થઈ છે. NCRA એ ટાટા ઈન્સ્ટિટ્યુટ ઓફ ફંડામેન્ટલ રિસર્ચનો (TIFR) ભાગ છે અને તે ભારતનું મુખ્ય રેડિયો એસ્ટ્રોનોમી સંસ્થાન છે. આ ખોજે બ્રહ્માંડના શરૂઆતી સમયમાં ગેલેક્સીઓ કેવી રીતે બને છે તેના વિશેની આપણી સમજને પડકાર આપ્યો છે.
ટીમ અને તેમનું કામ
આ સંશોધનનું નેતૃત્વ રાશી જૈન કરી રહ્યા છે, જે રાજસ્થાનના ભરતપુરની રહેવાસી છે અને NCRA-TIFRમાં PhDની વિદ્યાર્થિની છે. તેઓ જેમ્સ વેબ સ્પેસ ટેલિસ્કોપના (JWST) ડેટા પર કામ કરી રહ્યા છે. તેમના માર્ગદર્શક પ્રોફેસર યોગેશ વડાડેકર છે, જેઓ ગેલેક્સી ઇવોલ્યુશનના વિશેષજ્ઞ છે અને NCRAમાં કામ કરે છે.
ટાઇમ્સ ઑફ ઇન્ડિયા અનુસાર, રાશી જૈને JWSTના ડેટામાંથી 70,000થી વધુ વસ્તુઓની (ગેલેક્સીઓ અને અન્ય) ઈમેજ અને માહિતીનું વિશ્લેષણ કર્યું છે. તેમાંથી માત્ર એક જ આવી ગ્રાન્ડ-ડિઝાઇન સ્પાયરલ ગેલેક્સી મળી – જે છે ‘અલકનંદા’.
JWSTની મદદથી ડેટા કેવી રીતે મળ્યો?
જેમ્સ વેબ સ્પેસ ટેલિસ્કોપને (JWST) 2021માં લૉન્ચ કરવામાં આવ્યું હતું અને તે બ્રહ્માંડના શરૂઆતી સમયની દૂરની વસ્તુઓ જોવા માટે બનાવાયું છે. આ ખોજમાં JWSTના NIRCam (નિયર-ઈન્ફ્રારેડ કેમેરા) અને હબલ સ્પેસ ટેલિસ્કોપના (HST) 21 ફિલ્ટર્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો.
આ ફિલ્ટર્સમાં F090W, F115W, F150W, F200W, F277W, F356W, F410M, F444W જેવા નેર-યુવી અને ફાર-યુવી ફિલ્ટર્સ, તેમજ મીડિયમ-બેન્ડ્સ જેમ કે F140M, F250M, F335M સામેલ છે. આ ફિલ્ટર્સથી ગેલેક્સીના તારા-બનાવવાના વિસ્તારો અને મધ્ય ભાગ સ્પષ્ટ જોવા મળે છે. આ સિવાય અન્ય સોફ્ટવેરનો પણ ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.
આ સંશોધન 10 નવેમ્બર 2025ના રોજ ‘એસ્ટ્રોનોમી એન્ડ એસ્ટ્રોફિઝિક્સ’ જર્નલમાં પ્રકાશિત થયું (Volume 703, A96) હતું. ત્યારબાદ 3 ડિસેમ્બર 2025ના રોજ NCRAમાં પ્રેસ કૉન્ફરન્સ યોજાઈ, જ્યાં ટીમે આ ખોજ વિશે વિગતો જણાવી હતી. આ પેપરમાં ગ્રાન્ડ-ડિઝાઇન સ્પાયરલની વિગતો અને તેના મહત્વ વિશે વાત કરવામાં આવી છે.
ભવિષ્યની યોજના
ભવિષ્યમાં JWSTના NIRSpec IFU (સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી માટે) અને ALMA ઓબ્ઝર્વેટરીની (રેડિયો વેવ્સ માટે) મદદથી ગેલેક્સીના કિનેમેટિક્સ (ગેસ અને તારાઓના વેગનું મેપિંગ) કરવામાં આવશે. જેનાથી સમજાશે કે તેના સ્પાયરલ આર્મ્સ ક્લમ્પ ડિસોલ્યુશનથી (ગેસના વાદળો ફૂટીને) બનેલા છે કે ઇન્ટરેક્શનથી (અન્ય ગેલેક્સી સાથેના સંપર્કથી). આ ખોજથી બ્રહ્માંડના શરૂઆતના સમયમાં જીવન અને ગ્રહોની શક્યતા વિશે પણ નવી માહિતી મળશે.
