গ্যালাক্সি জু: ক্লাম্প স্কাউট II

Clump Scout II থেকে ফলাফল পাওয়ার পর আমরা তা এখানে পোস্ট করব!

Galaxy Zoo: Clump Scout I নিয়ে আমরা যা করেছি

Galaxy Zoo: Clump Scout প্রকল্পের প্রাথমিক ফলাফলগুলো স্লোয়ান ডিজিটাল স্কাই সার্ভে (SDSS) লেগ্যাসি সার্ভে থেকে পাওয়া ছবির ওপর ভিত্তি করে জুনিভার্স স্বেচ্ছাসেবকদের দেওয়া চিহ্নের মাধ্যমে তৈরি করা হয়েছিল। তারপর থেকে আমাদের টিম আপনাদের দেওয়া পুঞ্জের চিহ্নগুলোকে আরও বেশ কয়েকটি প্রকল্পে ব্যবহার করে আসছে।

একটি ডিপ লার্নিং মডেলকে প্রশিক্ষণ দেওয়া

আমাদের প্রথম পদক্ষেপ ছিল Galaxy Zoo: Clump Scout থেকে পাওয়া আপনাদের চিহ্নগুলো ব্যবহার করে একটি ডিপ লার্নিং মডেলকে প্রশিক্ষণ দেওয়া, যা দিয়ে আমরা SDSS সার্ভে থেকে ২,৪০,০০০টি গ্যালাক্সিতে বিশালাকার তারা গঠনকারী পুঞ্জ অনুসন্ধান করতে পারি। আমাদের মডেলটি অনুসন্ধান করা গ্যালাক্সিগুলোর মধ্যে ৩৪,২৪৬টি গ্যালাক্সিতে ৪১,৪৪৫টি পুঞ্জ খুঁজে পেয়েছে।

ArXiv-এ এই মডেলের উন্নয়ন ও পরীক্ষা সংক্রান্ত একটি গবেষণাপত্র পাবেন এই লিংকে: https://arxiv.org।

পুঞ্জ গঠনের প্রক্রিয়া এবং পুঞ্জীভূত গ্যালাক্সিগুলোর পরিবেশ

এখানে আমরা পুঞ্জ গঠনের ফলাফলের ওপর গভীরভাবে আলোচনা করছি। যদিও এগুলো আমাদের প্রথম ক্ল্যাম্প স্কাউট প্রকল্পের কাজ থেকে প্রাপ্ত, তবুও এটি আপনার সাহায্যে তৈরি পুঞ্জীভূত গ্যালাক্সির ক্যাটালগ নিয়ে আমরা কী ধরনের বিস্তারিত গবেষণা করতে পারি তার একটি ধারণা দেয়, এমনকি যখন কোনো মেশিন সাহায্য করছে তখনও!

বিশালাকার তারা গঠনকারী পুঞ্জগুলোকে প্রধান দুটি ভাগে ভাগ করা যায়। একটি হলো ইন-সিটু (In-situ) পুঞ্জ, যা মূল গ্যালাক্সির ভেতরেই বিশাল, ঠান্ডা এবং প্রধানত হাইড্রোজেন গ্যাসের মহাকর্ষীয় সংকোচনের মাধ্যমে তৈরি হয় এবং তুলনামূলকভাবে অল্প সময়ের মধ্যে কোটি কোটি তারার জন্ম দেয়। অন্যদিকে, এক্স-সিটু (Ex-situ) পুঞ্জগুলোকে মনে করা হয় অন্য কোনো গ্যালাক্সির অবশিষ্টাংশ, যা সাম্প্রতিক অতীতে কোনো এক সময়ে এই পুঞ্জীভূত গ্যালাক্সির সাথে একীভূত বা মার্জ হয়ে গেছে।

আমাদের বর্ধিত পুঞ্জীভূত গ্যালাক্সি ক্যাটালগ এবং আমাদের মূল টেস্ট সেটের যেসব গ্যালাক্সি পুঞ্জীভূত নয় বলে জানা গেছে সেগুলো ব্যবহার করে, আমরা ঘন পরিবেশ (যেখানে গ্যালাক্সিগুলোর পারস্পরিক দূরত্ব কম) এবং হালকা বা ফাঁকা পরিবেশ (যেখানে গ্যালাক্সিগুলোর পারস্পরিক দূরত্ব বেশি) উভয় ক্ষেত্রেই পুঞ্জীভূত গ্যালাক্সিগুলোর অনুপাত পরিমাপ করেছি। এই পরিমাপ আমাদের এটি পরীক্ষা করতে সাহায্য করেছে যে আমাদের ক্যাটালগের পুঞ্জগুলো মূলত ইন-সিটু প্রক্রিয়ায় তৈরি নাকি এক্স-সিটু পুঞ্জগুলোই এদের সংখ্যার বড় বা প্রধান অংশ জুড়ে রয়েছে।

পরিবেশের ওপর ভিত্তি করে পুঞ্জীভূত হওয়ার হার পরিমাপ কীভাবে আমাদের পুঞ্জ গঠনের প্রক্রিয়া সম্পর্কে ধারণা দেয়? যেমনটি আপনি আগে পড়েছেন, ইন-সিটু পুঞ্জ গঠনের জন্য একটি গ্যালাক্সিতে প্রচুর পরিমাণে ঠান্ডা গ্যাসের উপস্থিতি প্রয়োজন। গ্যাস ঠান্ডা হওয়া দরকার যাতে এর ভেতরের অণুগুলোর গতি তুলনামূলকভাবে ধীর থাকে। গরম গ্যাসে অণুগুলোর গতি অত্যন্ত দ্রুত হয় এবং এটি গ্যাসকে মহাকর্ষের টানে সংকুচিত হয়ে তারা গঠন করতে বাধা দেয়।

ঘন পরিবেশে গ্যালাক্সিগুলোর মধ্যকার পারস্পরিক মিথস্ক্রিয়া এবং সেই গ্যালাক্সিগুলোর ভেতরে উৎপন্ন শক্তি ইন্টারগ্যালাকটিক মিডিয়াম বা গ্যালাক্সিগুলোর মধ্যবর্তী স্থানের গ্যাসকে উত্তপ্ত করে তোলে। সেই গ্যাস যখন কোনো গ্যালাক্সির ওপর পতিত হয়, তখন সেটি এত বেশি গরম থাকে যে দ্রুত সংকুচিত হয়ে তারা ও পুঞ্জ গঠন করতে পারে না। অন্যদিকে, তুলনামূলকভাবে ফাঁকা পরিবেশের ইন্টারগ্যালাকটিক গ্যাস অনেক বেশি ঠান্ডা থাকে এবং যখন তা ফাঁকা পরিবেশের গ্যালাক্সিগুলোর ওপর পড়ে, তখন তা সংকুচিত হয়ে পুঞ্জ গঠন করতে পারে। সব মিলিয়ে, আমরা আশা করতে পারি যে ইন-সিটু পুঞ্জ গঠন ফাঁকা পরিবেশেই বেশি ঘটার সম্ভাবনা থাকে।

এক্স-সিটু পুঞ্জের ক্ষেত্রে বিষয়টি এমন নয়। এগুলো গ্যালাক্সির বাইরে তৈরি হয় এবং এদের উপস্থিতি পুঞ্জীভূত গ্যালাক্সির ভেতরে বা চারপাশে ঠান্ডা গ্যাসের প্রাপ্যতার ওপর নির্ভর করে না। ঘন পরিবেশে এক্স-সিটু পুঞ্জগুলো বেশি দেখা যাওয়ার কথা, কারণ সেখানে গ্যালাক্সির সংঘর্ষের ঘটনা বেশি ঘটে যা এই পুঞ্জগুলো তৈরি করে।

আমরা যদি দেখতাম যে ফাঁকা পরিবেশে পুঞ্জের উপস্থিতি অনেক বেশি, তবে এটি একটি ভালো প্রমাণ হতো যে এগুলো প্রধানত ইন-সিটু প্রক্রিয়ায় গঠিত। যদি আমরা দেখতাম যে ঘন অঞ্চলে পুঞ্জীভূত গ্যালাক্সির অনুপাত বেশি, তবে তা এক্স-সিটু পুঞ্জের একটি বড় সংখ্যার উপস্থিতি নির্দেশ করত।

তাহলে আমাদের ফলাফল কী প্রকাশ করল? সহজভাবে দেখলে এটি দেখায় যে ফাঁকা বা কম ঘনত্বের পরিবেশে পুঞ্জীভূত গ্যালাক্সির অনুপাত বেশি। কিন্তু এটিকে কীভাবে ব্যাখ্যা করা উচিত? এর অর্থ কি এই যে আমাদের ক্যাটালগের বেশিরভাগ পুঞ্জীভূত গ্যালাক্সি ইন-সিটু পুঞ্জ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত, নাকি এখানে আরও সূক্ষ্ম কিছু ঘটছে?

আসলে উত্তরটি সম্ভবত "উভয়ই"। তবে কেন তা বোঝার আগে আমাদের একটি রাশি সম্পর্কে জানতে হবে যাকে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বলেন স্পেসিফিক স্টার ফরমেশন রেট (Specific Star Formation Rate)। যেকোনো গ্যালাক্সির জন্য, সেই গ্যালাক্সির তারা গঠনের হার এবং এতে ইতিমধ্যে থাকা তারাগুলোর মোট ভরের অনুপাত গণনা করা যায় (এই অনুপাতকে সংক্ষেপে sSFR বলা হয়)। এখানে একটি উপমা সাহায্য করতে পারে—স্পেসিফিক স্টার ফরমেশন রেট মূলত একটি গ্যালাক্সি তার আকারের তুলনায় কতটা "ব্যস্ত" বা "উৎপাদনশীল" তা পরিমাপ করার একটি উপায়। আপনি এটিকে একটি শিশু এবং একজন পেশাদার অ্যাথলেটের সাথে তুলনা করার মতো করে ভাবতে পারেন। যদি তারা দুজনেই এক বছরে ৫ পাউন্ড ওজন বাড়ায়, তবে তাদের "বৃদ্ধির হার" (তারা গঠনের হার) একদম সমান। তবে ২০ পাউন্ড ওজনের একটি শিশুর জন্য ৫ পাউন্ড ওজন বাড়া একটি বিশাল স্পেসিফিক বৃদ্ধি (উচ্চ sSFR)। একজন ২০০ পাউন্ড ওজনের অ্যাথলেটের জন্য ৫ পাউন্ড ওজন বাড়া তেমন কোনো পরিবর্তনই নয় (নিম্ন sSFR)। অবশ্য আপনার এমন একজন অ্যাথলেটও থাকতে পারে যার ওজন ৫০ পাউন্ড বেড়ে গেছে—এটি শিশুর সমান স্পেসিফিক বৃদ্ধির হার হবে।

এখন আবার আমাদের ফলাফলে ফিরে আসা যাক। দেখা যাচ্ছে যে যখন আমরা আমাদের পুঞ্জীভূত এবং অপুঞ্জীভূত টেস্ট গ্যালাক্সিগুলোকে একই রকম sSFR মানের ভিত্তিতে আলাদা দলে ভাগ করি, তখন পরিবেশের ওপর পুঞ্জীভূত হওয়ার এই নির্ভরতা অদৃশ্য হয়ে যায়। একটি নির্দিষ্ট sSFR দলের একটি গ্যালাক্সি ঘন পরিবেশে যতটা পুঞ্জীভূত হওয়ার সম্ভাবনা রাখে, ফাঁকা পরিবেশেও ঠিক ততটাই রাখে।

সিদ্ধান্ত হলো, পরিবেশের চেয়ে একটি গ্যালাক্সির sSFR সরাসরি নির্ধারণ করে যে এটি পুঞ্জীভূত হবে কি না। উচ্চ sSFR যুক্ত গ্যালাক্সিগুলোর পুঞ্জীভূত হওয়ার সম্ভাবনা বেশি থাকে। আমরা শুরুতে ফাঁকা পরিবেশে পুঞ্জীভূত গ্যালাক্সির উচ্চ অনুপাত পেয়েছিলাম কারণ ফাঁকা পরিবেশের গ্যালাক্সিগুলোর গড় sSFR বেশি থাকে। এটি "সহসম্পর্ক মানেই কার্যকরণ নয় (correlation is not causation)" এই প্রবাদের একটি নিখুঁত উদাহরণ!

তাহলে এটি ইন-সিটু বনাম এক্স-সিটু প্রশ্নটিকে কীভাবে প্রভাবিত করে? যদি এক্স-সিটু পুঞ্জের সংখ্যা অনেক বড় বা প্রধান হতো, তবে আমরা কী পাওয়ার আশা করতাম তা বিবেচনা করুন। সেক্ষেত্রে আমরা টেস্ট গ্যালাক্সিগুলোর sSFR নির্বিশেষে ঘন পরিবেশে পুঞ্জীভূত গ্যালাক্সির বড় ধরনের আধিক্য পাওয়ার আশা করতাম, কারণ এক্স-সিটু পুঞ্জের উপস্থিতি গ্যালাক্সি সংঘর্ষের হারের ওপর নির্ভর করে, যা একীভূত হওয়া গ্যালাক্সিগুলোর sSFR-এর ওপর নির্ভর করে না। পরিবেশের ওপর পুঞ্জীভূত হওয়ার কোনো নির্ভরতা না পাওয়া (এবং sSFR সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ না করলে ফাঁকা পরিবেশের প্রতি পক্ষপাত দেখা যাওয়া) দৃঢ়ভাবে নির্দেশ করে যে আমাদের ক্যাটালগে এক্স-সিটু পুঞ্জের সংখ্যা ইন-সিটু পুঞ্জের সংখ্যার তুলনায় অনেক কম। তদুপরি, পুঞ্জ গঠনের প্রক্রিয়াগুলো সাধারণ তারা গঠনের প্রক্রিয়াগুলোরই চরম উদাহরণ হওয়ার সম্ভাবনা বেশি, তাই sSFR বৃদ্ধির সাথে সাথে গ্যালাক্সিতে তারা গঠন যত তীব্র হয়, বিশালাকার তারা গঠনকারী পুঞ্জের আধিক্য তত বৃদ্ধি পাওয়াটাই স্বাভাবিক।

এই গবেষণা সম্পর্কে আরও বিস্তারিত জানতে একটি গবেষণাপত্র পাবেন এখানে: https://iop.org।