ब्रह्मांड की एक कहानी है, और ये अब तक की सबसे शानदार कहानी है। ये अंतरिक्ष के एक अकल्पनीय विस्फोट से शुरू होती है, आग और अंधेरे के युगों से गुज़रती है, और 13.8 अरब साल बाद — सैकड़ों अरबों आकाशगंगाओं से भरे ब्रह्मांड पर पहुँचती है, हर एक में सैकड़ों अरबों तारे, कुछ की परिक्रमा करते ग्रह जहाँ ऐसे प्राणी विकसित हुए हैं जो ऊपर देख सकते हैं और सोच सकते हैं कि ये सब कैसे शुरू हुआ।
मैं आपको उस कहानी के माध्यम से ले चलता हूँ। पूरे 13.8 अरब वर्ष।
पहला सेकंड का अंश (t = 0 से 10⁻³² सेकंड)
हम नहीं जानते कि बहुत पहले क्षण में क्या हुआ था — समय शून्य पर। हमारी वर्तमान भौतिकी प्रारंभिक singularity के चरम तापमान और घनत्व पर टूट जाती है। हम जो जानते हैं वो ये है कि लगभग अकल्पनीय रूप से छोटे सेकंड के अंश के भीतर, कुछ असाधारण हुआ।
Cosmic inflation — एक exponential expansion की अवधि — ने ब्रह्मांड को लगभग 10⁻³² सेकंड में कम से कम 10²⁶ के कारक से बढ़ा दिया। एक प्रोटॉन से छोटा क्षेत्र आज के अवलोकन योग्य ब्रह्मांड से बड़ा कुछ हो गया। ये अंतरिक्ष में विस्फोट नहीं था; ये अंतरिक्ष का ही विस्फोट था।
Inflation ब्रह्मांड के बारे में कई पहेलियों को समझाता है। यह हर दिशा में इतना समान क्यों दिखता है? क्योंकि पूरा अवलोकन योग्य ब्रह्मांड एक बार एक छोटा, जुड़ा हुआ patch था जिसे ब्रह्मांडीय पैमाने तक खींचा गया था। और inflation से पहले मौजूद सूक्ष्म क्वांटम fluctuations को भविष्य की सभी ब्रह्मांडीय संरचनाओं के बीज में खींचा गया था। हर आकाशगंगा, हर तारा, हर ग्रह उन प्रारंभिक क्वांटम फुसफुसाहटों तक अपनी वंशावली का पता लगाता है।
क्वार्क सूप और पहले कण (t = 10⁻³² सेकंड से 3 मिनट)
Inflation समाप्त होने के बाद, ब्रह्मांड क्वार्क, ग्लूऑन, इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रिनो, और फ़ोटॉन का एक उबलता, असंभव रूप से गर्म प्लाज़्मा था। जैसे-जैसे यह विस्तारित हुआ और ठंडा हुआ, क्वार्क प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बनाने के लिए संयुक्त हुए। ये पहले माइक्रोसेकंड के भीतर हुआ।
अगले कुछ मिनटों में, ब्रह्मांड Big Bang nucleosynthesis के लिए पर्याप्त ठंडा हो गया। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन हल्के तत्वों के नाभिकों को बनाने के लिए एक साथ जुड़ गए: लगभग 75% हाइड्रोजन, 25% हीलियम, और लिथियम तथा ड्यूटेरियम की अल्प मात्रा। जब ब्रह्मांड लगभग 20 मिनट का था तब तक यह प्रक्रिया मूल रूप से समाप्त हो गई थी। सभी भारी तत्वों — कार्बन, ऑक्सीजन, लोहा, सोना — को तारों का इंतज़ार करना होगा।
Dark Ages और Recombination (t = 3 मिनट से ~400 मिलियन वर्ष)
अगले 380,000 वर्षों के लिए, ब्रह्मांड एक अपारदर्शी कोहरा था। फ़ोटॉन मुक्त इलेक्ट्रॉनों से उछले बिना दूर तक यात्रा नहीं कर सकते थे। फिर, जैसे ही तापमान लगभग 3,000 Kelvin से नीचे गिरा, एक महत्वपूर्ण परिवर्तन हुआ: इलेक्ट्रॉन पहली बार तटस्थ परमाणु बनाने के लिए नाभिकों के साथ संयुक्त हुए। इस घटना को recombination कहा जाता है, और इसने ब्रह्मांड को पारदर्शी बना दिया।
उस क्षण जो प्रकाश छोड़ा गया था वो तब से अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा कर रहा है, ब्रह्मांड के विस्तार से दृश्य प्रकाश से माइक्रोवेव में खिंचा गया। हम इसे आज cosmic microwave background (CMB) के रूप में पता लगाते हैं — पूरे अंतरिक्ष को भरने वाली एक हल्की चमक, ब्रह्मांड का सबसे पुराना प्रकाश।
Recombination के बाद, ब्रह्मांड cosmic dark ages में प्रवेश कर गया — कोई तारे नहीं, कोई आकाशगंगा नहीं, प्रकाश का कोई स्रोत नहीं। बस तटस्थ हाइड्रोजन और हीलियम के विशाल बादल, धीरे-धीरे गुरुत्वाकर्षण द्वारा सघन और सघन गुच्छों में एकत्रित किए जा रहे थे।
Cosmic Dawn: पहले तारे प्रज्वलित होते हैं (t = ~100-400 मिलियन वर्ष)
फिर, प्रकाश लौटा।
गैस के सबसे घने क्षेत्रों के अंदर गहरे, गुरुत्वाकर्षण ने अंततः परमाणु संलयन को प्रज्वलित करने के लिए पदार्थ को पर्याप्त संकुचित किया। पहले तारे — जिन्हें Population III तारे के रूप में जाना जाता है — जीवित हो गए। ये आज हम जो तारे देखते हैं उनके विपरीत थे। शुद्ध हाइड्रोजन और हीलियम से बने (अभी तक कोई भारी तत्व मौजूद नहीं थे), वे संभवतः विशाल थे, शायद सूर्य के द्रव्यमान से सैकड़ों गुना। उनके जीवनकाल छोटे थे — बस कुछ मिलियन वर्ष — सुपरनोवा के रूप में विस्फोट होने से पहले।
ये युग cosmic dawn कहलाता है, और ये आधुनिक खगोल विज्ञान की सबसे रोमांचक सीमाओं में से एक है। James Webb Space Telescope (JWST) अतीत में अपने से पहले किसी भी दूरबीन से गहराई से झांक रहा है, और परिणाम आश्चर्यजनक रहे हैं। JWST ने 13 से अधिक redshifts पर आकाशगंगाएँ खोजी हैं, जिसका मतलब है कि हम उन्हें देख रहे हैं जैसे वे Big Bang के 350 मिलियन वर्ष से कम बाद मौजूद थीं।
Reionization का युग (t = ~400 मिलियन से 1 अरब वर्ष)
जैसे-जैसे पहले तारे और आकाशगंगाएँ बनीं, उनके पराबैंगनी विकिरण ने अंतरिक्ष को भरने वाले तटस्थ हाइड्रोजन को आयनित करना शुरू कर दिया। इस प्रक्रिया को reionization कहा जाता है।
लगभग एक अरब वर्ष Big Bang के बाद, reionization काफ़ी हद तक पूरा हो गया था।
आकाशगंगा निर्माण और Cosmic Web (t = 1-10 अरब वर्ष)
अगले कई अरब वर्षों में, ब्रह्मांड ने ख़ुद को उस भव्य ब्रह्मांडीय वास्तुकला में इकट्ठा किया जिसे हम आज देखते हैं। डार्क मैटर, जो शुरुआती समय से गुरुत्वाकर्षण के तहत गुच्छित हो रहा था, ने एक विशाल cosmic web का गठन किया — filaments और nodes का नेटवर्क, बीच में विशाल voids के साथ।
आकाशगंगाएँ गैस accretion और विलयों के संयोजन के माध्यम से बढ़ीं। हमारी अपनी मिल्की वे ने अपने इतिहास में दर्जनों छोटी आकाशगंगाओं का उपभोग किया है।
लगभग 10 अरब साल पहले, ब्रह्मांड अपने तारा निर्माण के प्रमुख युग में था।
हमारा सौर मंडल बनता है (t = ~9.2 अरब वर्ष / 4.6 अरब वर्ष पहले)
लगभग 4.6 अरब साल पहले, एक काफ़ी सामान्य सर्पिल आकाशगंगा के बाहरी उपनगरों में, गैस और धूल का एक बादल — तारकीय विस्फोटों की पीढ़ियों से भारी तत्वों से समृद्ध — ढहना शुरू हुआ। शायद पास के सुपरनोवा से ट्रिगर, बादल अपने केंद्र में बढ़ते protostar के साथ एक घूमती डिस्क में चपटा हो गया।
वो protostar हमारा सूर्य बन गया। बची हुई सामग्री की डिस्क ग्रहों, चंद्रमाओं, क्षुद्रग्रहों, और धूमकेतुओं में जुड़ गई।
पृथ्वी बनी, ठंडी हुई, एक वायुमंडल और महासागर विकसित किए, और — उन प्रक्रियाओं के माध्यम से जिन्हें हम अभी भी जोड़ रहे हैं — जीवन की मेज़बान बनी। पहले अरब वर्षों के भीतर सरल माइक्रोबियल जीवन प्रकट हुआ। जटिल बहुकोशिकीय जीवन को बहुत अधिक समय लगा, लगभग 600 मिलियन वर्ष पहले तक उभर नहीं आया। और अपने स्वयं के मूल पर विचार करने में सक्षम प्राणी? ये एक अत्यंत हाल का विकास है — 13.8 अरब वर्ष की कहानी में से अंतिम कुछ लाख वर्ष।
आज ब्रह्मांड
आज, अवलोकन योग्य ब्रह्मांड लगभग 93 अरब प्रकाश वर्ष में फैला है (13.8 अरब प्रकाश वर्ष से बड़ा क्योंकि अंतरिक्ष ख़ुद विस्तारित हो रहा है)। इसमें मोटे तौर पर दो ट्रिलियन आकाशगंगाएँ हैं, हर एक तारों का विशाल शहर। ब्रह्मांडीय विस्तार तेज़ हो रहा है, dark energy द्वारा संचालित।
लेकिन हम कहानी के अंत पर नहीं हैं। हम, अधिकांश मापों के अनुसार, अभी भी शुरुआत के पास हैं। तारे ट्रिलियनों वर्षों तक बनते रहेंगे।
जब आप रात के आसमान को देखते हैं, आप ब्रह्मांडीय विकास के 13.8 अरब वर्षों के संचित इतिहास को देख रहे हैं — क्वांटम fluctuations से quasars तक, पहले परमाणुओं से आपके रक्त में तत्वों तक। हर फ़ोटॉन जो आपकी आँख तक पहुँचता है वो अतीत से एक संदेशवाहक है, और एक साथ वे ये कहानी कहते हैं कि कैसे कुछ नहीं से सब कुछ बना।
ये, बिना किसी संदेह के, सबसे उल्लेखनीय कहानी है जो है।
