जूनो की खोज: कैसे बृहस्पति का एक झटका पूरे ब्रह्मांड के कणों को ऊर्जा देने का राज़ बताता है

अमेरिकी अंतरिक्ष एजेंसी नासा के जूनो अंतरिक्ष यान ने बृहस्पति के विशाल चुंबकीय क्षेत्र के किनारे एक अभूतपूर्व खोज की है। अंतरिक्ष यान ने ऐसे ऊर्जावान कणों को कैद किया जो प्रकाश की गति के करीब यात्रा कर रहे थे। यह खोज न केवल बृहस्पति के पास के रहस्यमय वातावरण को समझने में मदद करती है, बल्कि यह पूरे ब्रह्मांड में ब्रह्मांडीय किरणों (कॉस्मिक रेज़) के निर्माण के पीछे के एक सार्वभौमिक नियम की ओर भी इशारा करती है।

जूनो ने क्या देखा?

जूनो ने बृहस्पति के 'बो शॉक' के ठीक सामने स्थित 'फ़ोरशॉक' नामक क्षेत्र में इन उच्च-ऊर्जा कणों का पता लगाया। बो शॉक एक ऐसी सीमा है जहाँ सूर्य से आने वाली तेज़ सौर हवा, बृहस्पति के शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र से टकराकर अचानक धीमी और गर्म हो जाती है। इस सीमा के ठीक आगे का क्षेत्र, फ़ोरशॉक, एक अशांत और परिवर्तनशील जगह है जहाँ की चुंबकीय परिस्थितियाँ कुछ कणों को अविश्वसनीय गति तक त्वरित कर सकती हैं।

नासा के अनुसार, जूनो ने बृहस्पति के पास जिन कणों का अवलोकन किया, वे इतनी तेज़ गति से यात्रा कर रहे थे कि उन्हें 'रिलेटिविस्टिक' कहा जाता है। वैज्ञानिकों के लिए यह एक महत्वपूर्ण सुराग है कि ब्रह्मांडीय किरणें—जो अंतरिक्ष से पृथ्वी पर लगातार बरसने वाले उच्च-ऊर्जा कण हैं—आखिर बनती कैसे हैं। जूनो द्वारा एकत्रित आँकड़ों में प्लाज्मा तरंगों के दोलन भी शामिल हैं, जिनकी आवृत्ति का उपयोग करके वैज्ञानिक बृहस्पति के बो शॉक के ठीक बाहर इलेक्ट्रॉनों के स्थानीय घनत्व का अनुमान लगा सकते हैं, जो लगभग एक इलेक्ट्रॉन प्रति घन सेंटीमीटर पाया गया।

आकार और ऊर्जा का 'सार्वभौमिक स्केलिंग संबंध'

इस खोज का सबसे रोमांचक हिस्सा एक गणितीय संबंध है जिसे टीम ने स्थापित किया। बृहस्पति, पृथ्वी और अन्य ग्रहों के आघात तरंगों के आँकड़ों की तुलना करके, वैज्ञानिकों ने तर्क दिया कि एक आघात प्रणाली का भौतिक आकार और उसके द्वारा कणों को दी जा सकने वाली अधिकतम ऊर्जा के बीच एक सीधा संबंध है।

इसका सीधा-सा मतलब है: बड़ी आघात तरंग, ज़्यादा ऊर्जावान कण।

• संबंध: अधिकतम कण ऊर्जा, त्वरक आघात संरचना के आकार के साथ बढ़ती है।
• बृहस्पति की भूमिका: बृहस्पति का बो-शॉक सिस्टम पृथ्वी की तुलना में बहुत बड़ा है, इसलिए यह हमारे सौरमंडल के छोटे आघातों और सुपरनोवा अवशेषों जैसे विशाल खगोलभौतिकीय आघातों के बीच एक 'पुल' (सेतु) का काम करता है।

ब्रह्मांड के सबसे बड़े त्वरकों पर लागू करना

वैज्ञानिकों ने इसी स्केलिंग संबंध को उन खगोलीय पिंडों पर लागू किया जहाँ हम सीधे मापन नहीं कर सकते। परिणाम चौंकाने वाले थे।

खगोलीय पिंड	बृहस्पति के सापेक्ष प्रणाली का पैमाना	अनुमानित अधिकतम इलेक्ट्रॉन ऊर्जा
प्रोटोस्टेलर जेट HH 211	बृहस्पति के बो-शॉक से बहुत बड़ा	TeV-पैमाने की ऊर्जाएँ
SN 1987A (सुपरनोवा अवशेष)	बृहस्पति के बो-शॉक से बहुत बड़ा	TeV-पैमाने की ऊर्जाएँ
SN 1006 (सुपरनोवा अवशेष)	बृहस्पति के बो-शॉक से बहुत बड़ा	TeV-पैमाने की ऊर्जाएँ

यह अनुमान वास्तविक अवलोकनों से मेल खाता है। उदाहरण के लिए, सुपरनोवा अवशेष SN 1006 से आने वाली एक्स-रे सिंक्रोट्रॉन विकिरण यह साबित करती है कि वहाँ इलेक्ट्रॉनों को लगभग 100 TeV (टेरा-इलेक्ट्रॉनवोल्ट) तक त्वरित किया जा रहा है। सुपरनोवा अवशेषों की आघात तरंगों को पहले से ही हमारी आकाशगंगा में उत्पन्न होने वाली ब्रह्मांडीय किरणों का एक प्रमुख स्रोत माना जाता रहा है।

शोधकर्ताओं की व्याख्या यह है कि फ़ोरशॉक या आघात-संबंधी त्वरण की यह प्रक्रिया बहुत भिन्न वातावरणों में एक समान रूप से काम कर सकती है—चाहे वह ग्रहीय बो शॉक हो या किसी मरे हुए तारे का विशाल विस्फोट अवशेष। इसका अर्थ है कि जूनो ने बृहस्पति पर जो बुनियादी भौतिकी देखी, वही प्रक्रिया ब्रह्मांड के सबसे शक्तिशाली प्राकृतिक कण त्वरकों में भी काम कर रही होगी।

एक ज़रूरी सावधानी

हालाँकि यह स्केलिंग बेहद आकर्षक और उपयोगी है, लेकिन यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि इसे सुपरनोवा अवशेषों पर लागू करना एक बौद्धिक विस्तार (एक्सट्रपलेशन) है, क्योंकि हमारे अंतरिक्ष यान उन दूरस्थ आघात तरंगों का सीधे (इन-सीटू) नमूना नहीं ले सकते। SN 1006 की ऊर्जा के साथ सामंजस्य इस विचार को विश्वसनीय बनाता है, लेकिन इसे अभी सुपरनोवा अवशेषों में त्वरण प्रक्रिया के प्रत्यक्ष प्रमाण के बजाय एक समर्थक साक्ष्य के रूप में ही लिया जाना चाहिए।