नासा के अनुसार, हबल स्पेस टेलीस्कोप की तस्वीरों के एक नए संग्रह का दोहरा उद्देश्य है, जिसमें दूरस्थ आकाशगंगाएँ गुरुत्वाकर्षण के कारण चापों के रूप में मुड़ी हुई दिखती हैं। उम्मीद है कि ये तस्वीरें अपने आप में डार्क मैटर से जुड़े निष्कर्ष देंगी और वैज्ञानिकों को ऐसी वस्तुओं के उस कहीं बड़े भंडार के लिए तैयार करेंगी, जो नैन्सी ग्रेस रोमन स्पेस टेलीस्कोप से मिलना चाहिए।

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ये वस्तुएँ गुरुत्वीय लेंस हैं, जिसका पूर्वानुमान अल्बर्ट आइंस्टीन ने लगाया था। जब कोई विशाल आकाशगंगा या आकाशगंगाओं का समूह किसी अधिक दूरस्थ आकाशगंगा के सामने स्थित होता है, तो उसका गुरुत्वाकर्षण पृष्ठभूमि के प्रकाश को विकृत और आवर्धित कर देता है। यह एक प्राकृतिक लेंस की तरह काम करता है, जिससे खगोलविद उससे भी आगे तक देख पाते हैं, जहाँ तक कोई टेलीस्कोप अकेले नहीं देख सकता। गैलरी में हर पृष्ठभूमि आकाशगंगा लगभग ठीक किसी अग्रभूमि आकाशगंगा के पीछे एक सीध में है, इसलिए वह नज़दीकी वस्तु के चारों ओर मुड़े हुए, बड़े आकार के चापों के रूप में दिखाई देती है।

डार्क मैटर के छोटे गुच्छों की खोज

विकृति की मात्रा से पता चलता है कि अग्रभूमि आकाशगंगा में कितना द्रव्यमान है और वह द्रव्यमान, अदृश्य डार्क मैटर सहित, कैसे फैला हुआ है। शोधकर्ता इसी उद्देश्य से लेंसों के एक बड़े और विविध नमूने को लेंस मॉडलों में बदलने की योजना बना रहे हैं, और नासा ने कहा कि इस प्रयास से डार्क मैटर के एक सिद्धांत का समर्थन हो सकता है या उसे खारिज किया जा सकता है।

इस परीक्षण में हबल की तीक्ष्णता केंद्रीय भूमिका निभाती है। सटीक मॉडलों के साथ मिलकर, इसकी तस्वीरें शोधकर्ताओं को चापों में बहुत छोटी अनियमितताएँ पहचानने देंगी, जो डार्क मैटर के छोटे, अब तक अज्ञात गुच्छों का संकेत देंगी। इन्हें खोजने से कोल्ड डार्क मैटर सिद्धांत की पुष्टि हो सकती है, जिसके अनुसार ऐसे कई गुच्छे मौजूद हैं, जिनमें से प्रत्येक का द्रव्यमान सूर्य के दस लाख से एक अरब गुना के बीच है। तुलना के लिए, एजेंसी आकाशगंगा (मिल्की वे) को घेरने वाले डार्क मैटर हेलो को लगभग 1.3 ट्रिलियन सौर द्रव्यमान के बराबर बताती है।

अलग-अलग टेलीस्कोप, अलग-अलग काम

हबल मुख्य रूप से दृश्य और पराबैंगनी प्रकाश में काम करता है, सीमित अवरक्त क्षमता के साथ, और अकेली वस्तुओं के विस्तृत दृश्य दिखाने में माहिर है। रोमन ज़्यादातर अवरक्त प्रकाश पर निर्भर है, कुछ दृश्य प्रकाश के साथ, और आकाश के कहीं अधिक चौड़े हिस्सों का सर्वेक्षण करता है, इसलिए उसे कहीं ज़्यादा लेंस मिलने चाहिए। यदि रोमन को कोई विशेष रूप से दिलचस्प उदाहरण मिलता है, तो नज़दीकी अनुवर्ती अध्ययन के लिए हबल की मदद ली जा सकती है। शोधकर्ता हबल की तस्वीरों के विस्तृत अध्ययन से एक ऐसा उपकरण भी बनाना चाहते हैं, जो रोमन के आँकड़ों में इसी तरह के चापों को कुशलता से खोज सके।

इन शक्तिशाली लेंसों को पहले किट पीक पर डार्क एनर्जी स्पेक्ट्रोस्कोपिक इंस्ट्रूमेंट से देखा गया, फिर हबल ने उनकी तस्वीरें लीं, और रोमन को बाद में उनका अवलोकन करना है।

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लेंस बनाने वाली आकाशगंगाएँ

गैलरी में लेंस बनाने वाली ज़्यादातर आकाशगंगाएँ दीर्घवृत्ताकार हैं, जिन्हें नासा अधिक पुरानी, सघन और संहत बताता है। कुछ ऐसी नहीं हैं, और शोधकर्ता इन अपवादों से यह पता लगा सकते हैं कि आकाशगंगाओं का विकास कैसे हुआ। पैनल B और F में अग्रभूमि आकाशगंगाओं में सर्पिल भुजाएँ दिखती हैं, जबकि पैनल G वाली खिंची हुई लगती है, हालाँकि एजेंसी का कहना है कि यह परिप्रेक्ष्य का भ्रम हो सकता है।

पैनल D असामान्य है, क्योंकि उसकी अग्रभूमि आकाशगंगा में धूल की एक दिखाई देने वाली पट्टी है, जो किसी लेंस में दुर्लभ विशेषता है। नासा का सुझाव है कि वहाँ की पृष्ठभूमि आकाशगंगा वास्तव में एक आइंस्टीन रिंग हो सकती है, जिसका स्वरूप उस धूल से बाधित हो रहा है। चूँकि धूल अवरक्त प्रकाश को कम रोकती है, रोमन के अवरक्त अवलोकन यह दिखा सकते हैं कि चाप जुड़कर अधिक पूर्ण रिंग बनाते हैं या नहीं।

रिंग, चौकड़ी और रंग

लेंस से बनी छवियाँ स्वयं कई रूप लेती हैं। पैनल F में एक आइंस्टीन रिंग दिखती है, जहाँ संरेखण इतना सटीक है कि पृष्ठभूमि आकाशगंगा लगभग पूरी तरह लेंस के चारों ओर लिपट जाती है। पैनल C और I में प्रत्येक में एक पृष्ठभूमि आकाशगंगा चार बार दोहराई गई दिखती है; C में दोहरी गाँठें संभवतः तीव्र तारा-निर्माण वाले क्षेत्र हैं। पैनल A में दो अग्रभूमि आकाशगंगाएँ मिलकर एक पृष्ठभूमि आकाशगंगा को चापों के एक दर्पण-जैसे जोड़े में मोड़ देती हैं, जिस संरचना को आर्क-काउंटरआर्क कहा जाता है।

रंग हर चाप में अलग होता है। नीले-से चाप युवा तारों की ओर और लाल-से चाप पुराने तारों की ओर संकेत करते हैं, और दोनों टेलीस्कोप इन अंतरों की जाँच करेंगे ताकि जान सकें कि प्रारंभिक ब्रह्मांड में आकाशगंगाएँ कैसे विकसित हुईं।

स्रोत