ब्रह्मांडीय घास के ढेर में एक सुई
आकाशगंगा का केंद्र ज्ञात ब्रह्मांड में सबसे चरम वातावरणों में से एक है। Sagittarius A*, जो सुपरमैसिव ब्लैक होल है जिसमें हमारे सूर्य का लगभग चार मिलियन गुना द्रव्यमान है, के चारों ओर गैस, धूल, गहन विकिरण और गुरुत्वाकर्षण बलों का एक भंवर घूम रहा है जो स्वयं समय-स्थान के ताने-बाने को विकृत करता है। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से सिद्धांत दिया है कि पल्सर — तेजी से घूमने वाले न्यूट्रॉन तारे जो ब्रह्मांडीय प्रकाश स्तंभों की तरह रेडियो तरंगों की किरणें उत्सर्जित करते हैं — इस क्षेत्र में मौजूद होने चाहिए, लेकिन उन्हें पहचानना अत्यंत कठिन साबित हुआ है। अब, कोलंबिया विश्वविद्यालय की एक टीम ने ठीक यही किया है, गांगेय केंद्र में केवल 8.19 मिलीसेकंड की अवधि के साथ घूमने वाले एक उम्मीदवार मिलीसेकंड पल्सर की पहचान की है।
यह खोज, The Astrophysical Journal में प्रकाशित, Breakthrough Listen गांगेय केंद्र सर्वेक्षण से निकली है, जो हमारी गांगेय केंद्र के अशांत हृदय में कभी किए गए सबसे संवेदनशील रेडियो जांचों में से एक है। इस अध्ययन का नेतृत्व कोलंबिया विश्वविद्यालय के हाल ही में पीएचडी स्नातक Karen I. Perez द्वारा किया गया था और कोलंबिया एस्ट्रोफिजिक्स लेबोरेटरी के Slavko Bogdanov द्वारा सह-लेखन किया गया था, जो वेस्ट वर्जीनिया में Green Bank Telescope का उपयोग करके वर्षों के सावधानीपूर्वक अवलोकन और डेटा विश्लेषण का प्रतिनिधित्व करता है।
मिलीसेकंड पल्सर क्यों महत्वपूर्ण हैं
पल्सर विशाल तारों के ढहे हुए अवशेष हैं जिन्होंने अपना जीवन सुपरनोवा विस्फोटों में समाप्त किया। जो बचता है वह एक अविश्वसनीय रूप से घनी न्यूट्रॉन तारा है — एक गोला जो एक शहर के आकार का है लेकिन हमारे सूर्य से अधिक द्रव्यमान रखता है — जो तेजी से घूमता है और विद्युत चुंबकीय विकिरण की केंद्रित किरणें उत्सर्जित करता है। जैसे ही पल्सर घूमता है, ये किरणें प्रकाश स्तंभ की किरण की तरह अंतरिक्ष में बहती हैं, जिससे नियमित नाड़ी बनती हैं जिन्हें पृथ्वी पर रेडियो टेलीस्कोप द्वारा पहचाना जा सकता है।
मिलीसेकंड पल्सर एक विशेष उपवर्ग हैं जो विशेष रूप से तेजी से घूमते हैं, प्रति सेकंड सैकड़ों घुमाव पूरे करते हैं। उनकी असाधारण घूर्णन दरें उनके समय व्यवहार को उल्लेखनीय रूप से स्थिर बनाती हैं — कुछ मामलों में सटीकता में परमाणु घड़ियों के साथ प्रतिद्वंद्वी। यह स्थिरता उन्हें मौलिक भौतिकी प्रयोगों के लिए मूल्यवान उपकरण बनाती है, क्योंकि अपेक्षित समय से कोई भी विचलन बाहरी बलों के प्रभाव को प्रकट कर सकता है, जिसमें गुरुत्वाकर्षण भी शामिल है।
Sagittarius A* के पास पहचाना जाने वाला पल्सर उम्मीदवार हर 8.19 मिलीसेकंड में एक पूर्ण घुमाव पूरा करता है, इसे दृढ़ता से मिलीसेकंड श्रेणी में रखता है। इस दर पर, यह प्रति सेकंड लगभग 122 बार घूमेगा — हमारे सूर्य से भारी हो सकने वाली वस्तु के लिए एक आश्चर्यजनक आंकड़ा।
आइंस्टीन के सिद्धांत के लिए एक प्रयोगशाला
इस खोज के चारों ओर वैज्ञानिक उत्साह एक और पल्सर की खोज से कहीं आगे जाता है। एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के पास कक्षा में एक मिलीसेकंड पल्सर जो भौतिकविदों को "आदर्श प्राकृतिक प्रयोगशाला" के रूप में वर्णित करता है — पृथ्वी पर या देखने योग्य ब्रह्मांड में कहीं और दोहराई नहीं जा सकने वाली परिस्थितियों में सामान्य सापेक्षता का परीक्षण करना।
आइंस्टीन का सामान्य सापेक्षता सिद्धांत, 1915 में प्रकाशित, भविष्यद्वाणी करता है कि विशाल वस्तुएं अपने चारों ओर के समय-स्थान की ज्यामिति को विकृत करती हैं। एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के पास, ये विकृत प्रभाव चरम हो जाते हैं। इस विकृत समय-स्थान के माध्यम से गुजरने वाली एक मिलीसेकंड पल्सर से सटीक समय संकेत मापने योग्य विसंगतियां ले जाएंगे — नियमित पल्स पैटर्न से छोटे लेकिन पहचानने योग्य विचलन जो गुरुत्वाकर्षण वातावरण के बारे में जानकारी को एन्कोड करते हैं।
महीनों और वर्षों में इन समय विसंगतियों की सावधानीपूर्वक निगरानी करके, वैज्ञानिक परीक्षण कर सकते हैं कि क्या सामान्य सापेक्षता की भविष्यद्वाणियां सबसे चरम गुरुत्वाकर्षण परिस्थितियों में होती हैं। देखे गए और अनुमानित व्यवहार के बीच कोई विसंगति आइंस्टीन की रूपरेखा से परे नई भौतिकी की ओर इशारा कर सकती है, संभावित रूप से क्वांटम स्तर पर गुरुत्वाकर्षण की प्रकृति के बारे में सुराग प्रदान कर सकती है — आधुनिक भौतिकी की सबसे गहरी अनसुलझी समस्याओं में से एक।
पहचान की चुनौती
गांगेय केंद्र के पास पल्सर खोजना कई कारणों से अत्यंत कठिन है। यह क्षेत्र गैस और धूल से घना है जो रेडियो सिग्नल को बिखेरते और अवशोषित करते हैं, एक घटना जिसे अंतरतारकीय बिखरने के रूप में जाना जाता है। यह बिखरना पल्सर सिग्नल को चौड़ा और विकृत करता है, जिससे उन्हें पृष्ठभूमि शोर से अलग करना कठिन हो जाता है। यह प्रभाव कम रेडियो आवृत्तियों पर विशेष रूप से गंभीर है, यही कारण है कि अनुसंधान दल ने हस्तक्षेप के माध्यम से काटने के लिए Green Bank Telescope की उच्च-आवृत्ति क्षमताओं का उपयोग किया।
इसके अलावा, गांगेय केंद्र के पास रेडियो स्रोतों का शुद्ध घनत्व एक अशांत पृष्ठभूमि बनाता है जो सिग्नल पहचान को जटिल करता है। Breakthrough Listen सर्वेक्षण ने पल्सर को अन्य रेडियो स्रोतों से अलग करने वाली आवधिक हस्ताक्षर के लिए डेटा की विशाल मात्रा को छानने के लिए परिष्कृत संकेत प्रसंस्करण एल्गोरिदम का उपयोग किया।
दशकों की खोज के बावजूद, Sagittarius A* के पास बहुत कम पल्सर की पुष्टि हुई है। पहचान की कमी स्वयं एक पहेली थी — मॉडल भविष्यद्वाणी करते हैं कि हजारों पल्सर गांगेय केंद्र को आबाद करना चाहिए, फिर भी केवल एक मुट्ठी भर ही पाए गए हैं। प्रत्येक नई खोज इस चरम वातावरण में पल्सर आबादी के बारे में हमारी समझ को सीमित करने में मदद करती है।
पुष्टि अभी भी आवश्यक है
शोधकर्ता अपनी खोज को एक पुष्टि पल्सर के बजाय एक उम्मीदवार के रूप में वर्गीकृत करने में सावधान हैं। फॉलो-अप अवलोकन पहचान को सत्यापित करने और देखे गए सिग्नल के वैकल्पिक स्पष्टीकरण को बाहर निकालने के लिए चल रहे हैं। सिग्नल की आवधिक प्रकृति और वर्णक्रमीय विशेषताएं एक मिलीसेकंड पल्सर के अनुरूप हैं, लेकिन अतिरिक्त अवलोकन युग से स्वतंत्र पुष्टि की आवश्यकता है जब तक कि खोज को निश्चित नहीं माना जाता।
आधुनिक खगोल विज्ञान की सहयोगी भावना को प्रतिबिंबित करने वाली एक पारी में, अनुसंधान दल ने अपने डेटा को सार्वजनिक रूप से उपलब्ध कराया है, दुनिया भर के खगोलविदों को अवलोकनों का स्वतंत्र रूप से विश्लेषण करने के लिए प्रोत्साहित करते हैं। यह खुला दृष्टिकोण सत्यापन प्रक्रिया को तेजी से लाता है और व्यापक वैज्ञानिक समुदाय को योगदान देने की अनुमति देता है जो एक ऐतिहासिक खोज हो सकती है।
आगे की ओर देख रहे
यदि पुष्टि हो जाती है, तो यह पल्सर गांगेय केंद्र के पास ज्ञात पल्सर के बहुत छोटे क्लब में शामिल हो जाएगा और इस क्षेत्र में पहचाना जाने वाला पहला मिलीसेकंड पल्सर होगा। इसकी तेजी से घूर्णन का संयोजन — उच्च-सटीक समय प्रदान करना — और हमारी गांगेय की सबसे विशाल वस्तु के पास इसकी निकटता एक वैज्ञानिक अवसर बनाता है जो खगोल विज्ञानियों ने दशकों से पीछा किया है।
अगली पीढ़ी की रेडियो दूरदर्शी, जिसमें Square Kilometre Array शामिल है जो वर्तमान में ऑस्ट्रेलिया और दक्षिण अफ्रीका में निर्माणाधीन है, चुनौतीपूर्ण वातावरणों में पल्सर का पता लगाने के लिए और भी अधिक संवेदनशीलता होगी। लेकिन अभी के लिए, Green Bank Telescope और Breakthrough Listen कार्यक्रम ने प्रदर्शित किया है कि पर्याप्त धैर्य, संवेदनशीलता और विश्लेषणात्मक परिशोधन के साथ, गांगेय केंद्र अपने रहस्यों को प्रकट करना शुरू कर रहा है — एक नाड़ी एक बार।
यह लेख Science Daily की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.
