কয়েক দশক ধরে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা গভীর মহাকাশ থেকে আসা রহস্যময় রেডিও স্পন্দন শনাক্ত করে আসছেন। সবচেয়ে ধাঁধাঁযুক্ত কিছু আসে বাইনারি স্টার সিস্টেম থেকে যা প্রতি কয়েক মিনিটে ফ্ল্যাশ করে—সাধারণ পালসারের দ্রুত-গতির টিকের চেয়ে অনেক ধীর। এখন, ক্যালটেকের গবেষকরা সুপারকম্পিউটার সিমুলেশন ব্যবহার করে দেখিয়েছেন যে ঠিক কীভাবে সিঙ্ক্রোনাইজড স্টার জোড়া এই দীর্ঘ-পর্যায়ের মহাজাগতিক রেডিও বিস্ফোরণ তৈরি করে।
একটি ধীর মহাজাগতিক পালস
বেশিরভাগ রেডিও পালসার হল নিউট্রন তারা যা অবিশ্বাস্য গতিতে ঘোরে, প্রতি সেকেন্ডের ভগ্নাংশে পৃথিবী জুড়ে বিকিরণের রশ্মি ঝাড়ু দেয়। কিন্তু এই নতুন গবেষণার বস্তুগুলি অনেক দীর্ঘ সময়সীমায় স্পন্দিত হয়, প্রতি কয়েক মিনিটে নিয়মিত বিস্ফোরণ নির্গত করে। এই তীব্র রশ্মিগুলি সাধারণ রেডিও তরঙ্গ নয় বরং মাসার—লেজারের রেডিও সমতুল্য—চরম অবস্থার অধীনে উত্পাদিত।
এখন পর্যন্ত, বিজ্ঞানীরা সন্দেহ করেছিলেন যে এই দীর্ঘ-পর্যায়ের বিস্ফোরণগুলি একটি সাদা বামন এবং একটি এম-টাইপ লাল বামন সমন্বিত বাইনারি সিস্টেমের সাথে যুক্ত। দুটি তারা একে অপরকে একটি শক্ত মাধ্যাকর্ষণ নৃত্যে প্রদক্ষিণ করে এবং তাদের সিঙ্ক্রোনাইজড মিথস্ক্রিয়া রেডিও নির্গমনকে প্রশস্ত করে বলে মনে করা হয়েছিল। যাইহোক, মাসার ক্রিয়ার পিছনে সঠিক শারীরিক প্রক্রিয়াটি অস্পষ্ট ছিল।
একটি কসমিক রেডিও লেজার ব্যাখ্যা করা হয়েছে
মাসার হল মাইক্রোওয়েভ বা রেডিও বিকিরণের প্রাকৃতিক পরিবর্ধক। মহাকাশে, এগুলি প্রায়শই এমন অঞ্চলে পাওয়া যায় যেখানে শক্তিযুক্ত কণাগুলি চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের রেখা বরাবর সর্পিল হয় এবং সুসংগত শক্তির বিস্ফোরণ প্রকাশ করে। এই নির্গমনের পিছনের প্রক্রিয়াটি ইলেকট্রন সাইক্লোট্রন মাসার অস্থিরতা বা ECMI নামে পরিচিত। যখন ইলেকট্রনগুলিকে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে ত্বরান্বিত করা হয়, তখন তারা ক্ষেত্রের রেখাগুলির চারপাশে তাদের ঘূর্ণনের সাথে সম্পর্কিত একটি বৈশিষ্ট্যযুক্ত ফ্রিকোয়েন্সিতে বিকিরণ নির্গত করে। নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে, এই নির্গমন একটি শক্তিশালী, কেন্দ্রীভূত মরীচিতে প্রশস্ত হয়।
নতুন সিমুলেটেড বাইনারি সিস্টেমে, সাদা বামনের চৌম্বক ক্ষেত্রটি প্রভাবশালী শক্তি। দুটি তারা কক্ষপথে থাকাকালীন এটি এম বামন জুড়ে ঝাড়ু দেয়, তাদের মধ্যে স্থানের মাধ্যমে বিশাল বৈদ্যুতিক স্রোত চালায়। এই স্রোতগুলি ইলেকট্রনকে শক্তি দেয় এবং ফলস্বরূপ ECMI দীর্ঘ-পর্যায়ের রেডিও স্পন্দন তৈরি করে যা জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের বিভ্রান্ত করেছে। সিমুলেশনগুলি দেখায় যে দুটি তারার সিঙ্ক্রোনাইজেশন গুরুত্বপূর্ণ—প্রতিটি কক্ষপথ অস্থিরতাকে ট্রিগার করে এবং একটি পালস তৈরি করে।
সাদা বামন–এম বামন সংযোগ
সাদা বামন হল সূর্যের মতো নক্ষত্রের ঘন, কম্প্যাক্ট অবশেষ যা তাদের পারমাণবিক জ্বালানী শেষ করে দিয়েছে। এম বামন, এম-টাইপ লাল বামন নামেও পরিচিত, সবচেয়ে ছোট এবং শীতল প্রধান-সিকোয়েন্স তারাগুলির মধ্যে একটি। যখন একটি ঘনিষ্ঠ বাইনারিতে জোড়া হয়, তখন তাদের চৌম্বক ক্ষেত্রগুলি নাটকীয় উপায়ে যোগাযোগ করে।
নতুন গবেষণা অনুসারে, সাদা বামনের চৌম্বক ক্ষেত্রের রেখাগুলি তার এম বামন সহচরের তুলনায় অনেক শক্তিশালী এবং তারা রেডিও নির্গমন তৈরিতে মূল ভূমিকা পালন করে। এম বামন সাদা বামনের চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্য দিয়ে চলার সময়, এটি একটি চৌম্বক জেনারেটরের মধ্য দিয়ে চলমান কন্ডাক্টরের মতো কাজ করে, একটি বিশাল স্রোত তৈরি করে। এই স্রোত চৌম্বক ক্ষেত্রের রেখা বরাবর প্রবাহিত হয় এবং ECMI শক্তি দেয়।
ফলাফল হল একটি সুসংগত রেডিও রশ্মি যা বাতিঘরের মতো মহাকাশ জুড়ে ঝাড়ু দেয়। প্রতিবার বাইনারি একটি কক্ষপথ সম্পূর্ণ করলে, রশ্মি পৃথিবীর দিকে নির্দেশ করে, একটি নিয়মিত পালস তৈরি করে। এটি ব্যাখ্যা করে যে কেন পর্যবেক্ষণ করা বিস্ফোরণগুলি প্রতি কয়েক মিনিটে পুনরাবৃত্তি হয়, বাইনারি জোড়ার কক্ষপথের সময়ের সাথে মিলে যায়।
মাসার ইঞ্জিন সিমুলেট করা
দ্য অ্যাস্ট্রোফিজিক্যাল জার্নাল লেটার্সে প্রকাশিত এই গবেষণাটি নেতৃত্বে ছিলেন ইয়িসি ঝং, একজন শেরম্যান ফেয়ারচাইল্ড পোস্টডক্টরাল স্কলার রিসার্চ অ্যাসোসিয়েট ইন থিওরেটিক্যাল অ্যাস্ট্রোফিজিক্স, এবং এলিয়াস আর. মোস্ট, থিওরেটিক্যাল অ্যাস্ট্রোফিজিক্সের সহকারী অধ্যাপক এবং একজন উইলিয়াম এইচ. হার্ট স্কলার। উভয়ই থিওরেটিক্যাল অ্যাস্ট্রোফিজিক্স ইনক্লুডিং রিলেটিভিটি অ্যান্ড কসমোলজি গ্রুপ এবং ক্যালটেকের ওয়াল্টার বার্ক ইনস্টিটিউট ফর থিওরেটিক্যাল ফিজিক্সের সদস্য।
ঝং এবং মোস্ট সুপারকম্পিউটার সিমুলেশন তৈরি করেছিলেন যা প্রথমবারের মতো, এই বাইনারি জোড়াগুলি কীভাবে তারা মহাকাশে নিক্ষেপ করা মাসারগুলিকে শক্তি দেয় তার একটি স্পষ্ট, শেষ-থেকে-শেষ চিত্র প্রদান করে। মডেলগুলি তারাগুলির মধ্যে কারেন্টের প্রবাহ এবং ফলস্বরূপ রেডিও নির্গমন ট্র্যাক করেছে, প্রদর্শন করে যে ECMI প্রকৃতপক্ষে টেলিস্কোপ দ্বারা পর্যবেক্ষণ করা দীর্ঘ-পর্যায়ের বিস্ফোরণের জন্য দায়ী।
এই ফলাফলগুলি জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের একটি ইন্টারঅ্যাক্টিং সাদা বামন ধারণকারী বাইনারি সিস্টেম থেকে রেডিও নির্গমন বোঝার জন্য একটি সরাসরি গণনামূলক কাঠামো দেয়। পূর্বে, গবেষকদের পরোক্ষ অনুমান এবং সরলীকৃত মডেলের উপর নির্ভর করতে হত। নতুন পদ্ধতিটি অনুরূপ সিস্টেমের আচরণের পূর্বাভাস দিতে এবং ভবিষ্যতের পর্যবেক্ষণগুলি ব্যাখ্যা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
একটি পরিচিত প্যাটার্ন: বৃহস্পতি এবং আইও
মজার বিষয় হল, সাদা বামন–এম বামন বাইনারি থেকে রেডিও স্পন্দনগুলি বৃহস্পতি সিস্টেমে পর্যবেক্ষণ করা গ্রহের রেডিও নির্গমনের সাথে একটি শক্তিশালী সাদৃশ্য বহন করে। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা প্রথম 1955 সালে সেই বিস্ফোরণগুলি লক্ষ্য করেছিলেন এবং সেগুলি কী চালিত করে তা ব্যাখ্যা করতে বছর কাটিয়েছিলেন। 1969 সালে, ক্যালটেক বিজ্ঞানী পিটার গোল্ডরিচ, অধ্যাপক লি এ. ডুব্রিজ এবং ডোনাল্ড লিন্ডেন-বেল ধাঁধার কিছু অংশ সমাধান করেছিলেন। তারা প্রস্তাব করেছিলেন যে বৃহস্পতি এবং এর সবচেয়ে ভিতরের গ্যালিলিয়ান চাঁদ, আইও-এর মধ্যে একটি শক্তিশালী বৈদ্যুতিক প্রবাহ প্রবাহিত হয়, যখন চাঁদ বৃহস্পতির চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্য দিয়ে ঝাড়ু দেয়।
তাদের তত্ত্ব অনুসারে, আইও-এর কক্ষপথের গতি একটি মিলিয়ন-অ্যাম্পিয়ার বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করে যা আইওকে বৃহস্পতির ম্যাগনেটোস্ফিয়ারের সাথে সংযুক্ত একটি নলের আকারে। সেই ভবিষ্যদ্বাণীটি পরে সরাসরি স্যাটেলাইট ইমেজিং দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছিল। অন্যান্য গবেষণা দেখিয়েছে যে অনুরূপ প্রক্রিয়াগুলি নাক্ষত্রিক বাইনারি সিস্টেমে কাজ করতে পারে, তবে নতুন সিমুলেশনগুলি কীভাবে নির্গমন উত্পাদিত হয় তার সবচেয়ে বিশদ চিত্র সরবরাহ করে।
সিমুলেশনগুলি কী প্রকাশ করে
সিমুলেশনগুলি দীর্ঘ-পর্যায়ের রেডিও বিস্ফোরণ তৈরিতে বেশ কয়েকটি মূল অন্তর্দৃষ্টি দেয়:
- সাদা বামনের চৌম্বক ক্ষেত্রটি মাসার নির্গমনের প্রাথমিক চালক, এম বামন নয়।
- ইলেকট্রন সাইক্লোট্রন মাসার অস্থিরতা এই বাইনারি সিস্টেমগুলিতে স্বাভাবিকভাবে ঘটে যখন তারাগুলির মধ্যে প্রবাহিত কারেন্ট একটি জটিল থ্রেশহোল্ডে পৌঁছায়।
- বাইনারির কক্ষপথের সময়কাল রেডিও স্পন্দনের পুনরাবৃত্তির হার নির্ধারণ করে, যা পর্যবেক্ষণ করা কয়েক মিনিটের ব্যবধান ব্যাখ্যা করে।
- রেডিও নির্গমন অত্যন্ত দিকনির্দেশক, যে কারণে আমরা কেবল তখনই এই বিস্ফোরণগুলি সনাক্ত করি যখন রশ্মি পৃথিবী অতিক্রম করে।
এই কাজটি গণনামূলক জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানের শক্তিও প্রদর্শন করে। সুপারকম্পিউটার সিমুলেশনের মাধ্যমে, গবেষকরা এমন পরিবেশগুলি অন্বেষণ করতে পারেন যা পরীক্ষাগারে পুনরায় তৈরি করার পক্ষে খুব চরম এবং জ্যোতির্বিজ্ঞানের সময়সীমার উপর উদ্ভাসিত ঘটনাগুলি অধ্যয়ন করতে পারেন। ক্যালটেক দলের মডেলটি অন্যান্য বাইনারি কনফিগারেশনের সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়া যেতে পারে, সম্ভাব্যভাবে মহাজাগতিক মাসারগুলির আরও উত্স প্রকাশ করে।
ভবিষ্যতের পর্যবেক্ষণের জন্য প্রভাব
আসন্ন রেডিও অবজারভেটরিগুলি আরও বেশি সংবেদনশীলতার সাথে আকাশ স্ক্যান করার সাথে সাথে, তারা এই কৌতূহলী সিস্টেমগুলির আরও আবিষ্কার করার সম্ভাবনা রয়েছে। দীর্ঘ-পর্যায়ের রেডিও ট্রানজিয়েন্টগুলি বছরের পর বছর ধরে একটি পর্যবেক্ষণমূলক রহস্য ছিল এবং সাদা বামন–এম বামন বাইনারিগুলিতে ECMI-এর সাথে তাদের লিঙ্ক করা একটি সুসংগত ব্যাখ্যা সরবরাহ করে যা ভবিষ্যতের পর্যবেক্ষণের সাথে পরীক্ষা করা যেতে পারে।
নতুন সিমুলেশনগুলি একটি ভবিষ্যদ্বাণীমূলক সরঞ্জামও সরবরাহ করে। একটি পরিচিত বাইনারি সিস্টেম থেকে প্রত্যাশিত রেডিও নির্গমন মডেল করার মাধ্যমে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা পর্যবেক্ষণগুলিকে তাত্ত্বিক ভবিষ্যদ্বাণীগুলির সাথে তুলনা করতে পারেন এবং সনাক্ত করতে পারেন কোন সিস্টেমগুলি মাসার তৈরি করার সম্ভাবনা রয়েছে। এটি ফলো-আপ পর্যবেক্ষণের জন্য লক্ষ্যগুলিকে অগ্রাধিকার দিতে এবং এই মহাজাগতিক রেডিও লেজারগুলির আরও আবিষ্কারের দিকে পরিচালিত করতে সহায়তা করতে পারে।
বৃহত্তর প্রেক্ষাপটে, বাইনারি তারা কীভাবে সুসংগত রেডিও নির্গমন তৈরি করে তা বোঝা চরম পরিবেশে মৌলিক প্লাজমা পদার্থবিজ্ঞানের উপর আলোকপাত করে। এটি নাক্ষত্রিক জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানকে গ্রহ বিজ্ঞানের সাথে সংযুক্ত করে, কারণ তারকা সিস্টেমে রেডিও বিস্ফোরণ তৈরি করে এমন একই প্রক্রিয়াগুলি আমাদের নিজস্ব সৌরজগতে, বৃহস্পতি এবং এর চাঁদ আইও-এর মধ্যে কাজ করছে।
ক্যালটেক অধ্যয়ন বিজ্ঞানীদের এই সিঙ্ক্রোনাইজড নাক্ষত্রিক রেডিও স্পন্দনের রহস্য উন্মোচনের এক ধাপ কাছাকাছি নিয়ে আসে। মাসার প্রক্রিয়াটি বিশদভাবে মডেল করার নতুন ক্ষমতার সাথে, মহাবিশ্বের রেডিও লেজারগুলি আর এত রহস্যময় নয়—এগুলি কেবল শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রভাবে লকস্টেপে চলমান নক্ষত্রের আরেকটি পরিণতি।
এই নিবন্ধটি ইউনিভার্স টুডে-র রিপোর্টিংয়ের উপর ভিত্তি করে তৈরি। মূল নিবন্ধটি পড়ুন।
Originally published on universetoday.com