चंद्रा ने पकड़े 'टिमटिमाते' मृत तारे: पास की आकाशगंगा में सुपरनोवा अवशेष अचानक चमक रहे और बुझ रहे हैं

दशकों तक, एक विशाल तारे की मृत्यु को एक भव्य लेकिन पूर्वानुमानित अंत माना जाता था। प्रारंभिक सुपरनोवा विस्फोट के बाद, गर्म गैस और मलबे के बचे हुए बादल—जिसे सुपरनोवा अवशेष कहा जाता है—से उम्मीद की जाती थी कि वह सदियों में धीरे-धीरे ठंडा होकर मंद पड़ जाएगा। लेकिन पास की सर्पिल आकाशगंगा मेसियर 83 (M83) का एक नया 14-वर्षीय सर्वेक्षण इस धारणा को उलट रहा है।

नासा की चंद्रा एक्स-रे वेधशाला के डेटा का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने M83 में सुपरनोवा अवशेषों से जुड़े 22 एक्स-रे स्रोतों की पहचान की। उन्होंने पाया कि इनमें से लगभग आधे अवशेष चुपचाप मंद नहीं पड़ रहे हैं। इसके बजाय, वे टिमटिमा रहे हैं—वर्षों के समय पैमाने पर नाटकीय रूप से चमक और मंद हो रहे हैं ।

"हम जानते हैं कि अलग-अलग एक्स-रे स्रोतों में बहुत अधिक उतार-चढ़ाव हो सकता है, लेकिन यह पता लगाना कि इतने सारे सुपरनोवा अवशेष ऐसा कर रहे हैं, वास्तव में एक आश्चर्य था," अमेरिका की कैथोलिक यूनिवर्सिटी की खगोलशास्त्री एंड्रिया प्रेस्टविच ने कहा, जिन्होंने अध्ययन का नेतृत्व किया। "इन पिंडों के अंदर निश्चित रूप से कुछ असामान्य हो रहा है" । ये निष्कर्ष अमेरिकन एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी की एक बैठक में प्रस्तुत किए गए और द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल में प्रकाशित हुए ।

बेचैन अवशेषों का रहस्य

सुपरनोवा अवशेष आमतौर पर सैकड़ों या हजारों साल पुराने होते हैं। जैसे-जैसे विस्फोट की प्रारंभिक शॉकवेव की ऊर्जा खत्म होती है, गर्म गैस को अपनी एक्स-रे ऊर्जा विकीर्ण कर देनी चाहिए और लगातार मंद पड़ना चाहिए। पृथ्वी से लगभग 1.5 करोड़ प्रकाश वर्ष दूर स्थित M83 की जनसंख्या, इस लिखित कहानी का पालन नहीं कर रही है ।

14 वर्षों की अवलोकन अवधि (2000 से 2014) में विश्लेषण किए गए 22 एक्स-रे उत्सर्जक अवशेषों में से, लगभग आधे ने चमक में मापने योग्य परिवर्तन दिखाए। यह कोई साधारण टिमटिमाहट नहीं थी; इतनी भिन्नताएं थीं जो डेटा में स्पष्ट रूप से दिखाई देने के लिए पर्याप्त थीं, कुछ स्रोत अनियमित अंतराल पर काफी मात्रा में चमके और मंद हुए ।

परिवर्तनशील अवशेषों में से केवल एक के पास सीधा स्पष्टीकरण है। SN 1957D नामित, इस अवशेष को अपने उच्च गति वाले मलबे को आसपास की गैस के एक घने क्षेत्र में टकराते हुए देखा गया था। यह टक्कर शॉक-हीटेड पदार्थ और अतिरिक्त एक्स-रे उत्सर्जन का एक विस्फोट उत्पन्न कर रही है, जो इसकी चमक की व्याख्या करता है। अन्य दस से अधिक टिमटिमाते अवशेषों के लिए, कारण कम स्पष्ट है ।

तारकीय ज़ोंबी: बाइनरी और फॉलबैक सामग्री

शोध दल ने रहस्यमयी टिमटिमाहट के लिए दो प्राथमिक सिद्धांत सामने रखे हैं, दोनों ही सुझाव देते हैं कि ये केवल "मृत" तारे नहीं हैं, बल्कि ऐसे सिस्टम हैं जो अभी भी सक्रिय रूप से सामग्री का उपभोग कर रहे हैं।

जीवित साथी तारे का परिदृश्य: कई विशाल तारे बाइनरी जोड़ियों में पैदा होते हैं। जब दोनों में से अधिक विशाल तारा विस्फोट करता है, तो वह एक घना सघन पिंड—एक न्यूट्रॉन तारा या ब्लैक होल—छोड़ सकता है, जबकि उसका साथी बरकरार रहता है। अवशेष का गुरुत्वाकर्षण तब जीवित साथी से तारकीय सामग्री खींच सकता है। जब यह गैस अंदर की ओर सर्पिल होती है, तो यह लाखों डिग्री तक गर्म हो जाती है, जिससे एक शक्तिशाली एक्स-रे बाइनरी सिस्टम बनता है। इस सामग्री के स्थानांतरण की अप्रत्याशित दर टिमटिमाहट का कारण बन सकती है ।

फॉलबैक सामग्री: एक दाता तारे के बजाय, नवगठित ब्लैक होल या न्यूट्रॉन तारा मूल सुपरनोवा में बाहर की ओर उड़ाए गए मलबे के एक हिस्से को पुनः प्राप्त कर रहा हो सकता है। यह "कॉस्मिक रीसाइक्लिंग," जहां कुछ सामग्री गुरुत्वाकर्षण खिंचाव से बचने में विफल रहती है और केंद्रीय पिंड पर वापस गिर जाती है, वैसे ही परिवर्तनशील एक्स-रे उत्सर्जन उत्पन्न करेगी ।

ये स्पष्टीकरण परस्पर अनन्य नहीं हैं, और यह संभव है कि नमूने के विभिन्न अवशेषों में दोनों प्रक्रियाएं चल रही हों। टिमटिमाते अवशेषों के स्थानों से बाइनरी-स्टार सिद्धांत का समर्थन मजबूत होता है—वे M83 के उन हिस्सों में पाए जाते हैं जिनमें विशाल युवा तारों की संख्या अधिक है, ठीक वहीं जहां उच्च-द्रव्यमान एक्स-रे बाइनरी की अपेक्षा की जाएगी ।

एक अन्य आकाशगंगा में भी मिलता-जुलता आश्चर्य

M83 कोई अकेला मामला नहीं है। वर्लपूल आकाशगंगा (M51) के एक अनुवर्ती अध्ययन ने सुपरनोवा अवशेषों से जुड़े परिवर्तनशील एक्स-रे स्रोतों की एक तुलनीय आबादी का खुलासा किया है। दूसरी तारा-निर्माण आकाशगंगा में इस पैटर्न की खोज से पता चलता है कि टिमटिमाते अवशेष ब्रह्मांड में तारकीय 'पुनर्जन्म' का एक सामान्य, पूर्व में अनदेखा चरण हो सकते हैं ।

बोनस खोज: एक ब्लैक होल के बगल में सुपरनोवा

एक असंबंधित लेकिन उतनी ही आकर्षक खोज में, चंद्रा और यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के एक्सएमएम-न्यूटन उपग्रह ने सबसे चरम वातावरणों में से एक में सुपरनोवा अवशेष के प्रमाण खोज निकाले। यह मलबा सैजिटेरियस A* (Sgr A*) के पास पाया गया, जो आकाशगंगा के केंद्र में स्थित महाकाय ब्लैक होल है, जो पृथ्वी से लगभग 26,000 प्रकाश वर्ष दूर है ।

खगोलविदों का अनुमान है कि यह मलबा बनाने वाले तारे का विस्फोट अपेक्षाकृत हाल ही में, लगभग 1,700 साल पहले हुआ था। इसके परिणामस्वरूप बना अवशेष, सैजिटेरियस C नामक क्षेत्र के पास स्थित है और लगभग 32 लाख किलोमीटर प्रति घंटे की गति से फैल रहा है। यदि पहचान की पुष्टि हो जाती है, तो यह हमारी आकाशगंगा के केंद्रीय ब्लैक होल के अब तक खोजे गए सबसे निकटतम सुपरनोवा अवशेषों में से एक होगा ।

यह खोज, जो द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल में भी प्रकाशित हुई है, एक तारकीय विस्फोट को एक ऐसे हिंसक पड़ोस में रखती है जहां चरम गुरुत्वाकर्षण, सघन चुंबकीय क्षेत्र और तेज गति से घूमती गैस के बादलों का बोलबाला है। इस वातावरण में एक अवशेष का अध्ययन करने से खगोलविदों को यह समझने के लिए एक अनूठी प्रयोगशाला मिलती है कि ब्रह्मांड के सबसे शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों में पदार्थ कैसे व्यवहार करता है ।