खगोलविदों ने आकाशगंगा में अल्टेयर के पास एक प्रोटॉन PeVatron की पहचान की

खगोलविदों ने अल्टेयर के पास आकाशगंगा में एक प्रोटॉन PeVatron की पहचान की

खगोलविदों का कहना है कि उन्होंने आकाशगंगा के सबसे शक्तिशाली प्राकृतिक कण त्वरकों में से एक की पहचान कर ली है, जिससे आकाशगंगा के सबसे ऊर्जावान कॉस्मिक-रे प्रोटॉनों के एक लंबे समय से खोजे जा रहे स्रोत के लिए असामान्य रूप से मजबूत प्रमाण मिले हैं।

LHAASO J1912+1014u नाम का यह पिंड अल्टेयर की दिशा में स्थित है और पहले की टिप्पणियों में उस क्षेत्र से आने वाली अत्यंत ऊर्जावान गामा किरणें दर्ज होने के बाद ध्यान आकर्षित कर चुका था। नई प्रगति केवल इतनी नहीं है कि स्रोत चमकीला या अत्यंत है। शोधकर्ता अब कहते हैं कि वे इसे विशेष रूप से एक प्रोटॉन PeVatron के रूप में पहचान सकते हैं, यानी एक खगोलभौतिकीय त्वरक जो प्रोटॉनों को peta-electron-volt ऊर्जा तक धकेल सकता है।

यह महत्वपूर्ण है क्योंकि कॉस्मिक-रे दशकों से खगोलभौतिकी के लिए एक कठिन प्रश्न बने हुए हैं। वे अधिकतर प्रोटॉन होते हैं, और कुछ की ऊर्जा मानव-निर्मित त्वरकों की क्षमता से कहीं अधिक होती है। वैज्ञानिकों के पास इस बारे में मजबूत सिद्धांत रहे हैं कि वे कम-से-कम आंशिक रूप से कहाँ से आते हैं, लेकिन यह साबित करना कहीं कठिन रहा है कि कोई विशिष्ट आकाशगंगीय पिंड इन ऊर्जाओं पर इलेक्ट्रॉनों के बजाय प्रोटॉनों को त्वरित कर रहा है।

PeVatron की पुष्टि करना इतना कठिन क्यों है

PeVatron मूलतः एक ऐसा ब्रह्मांडीय यंत्र है जो कणों को लगभग एक peta electron volt तक त्वरित कर सकता है। यह पैमाना विशाल है। स्रोत सामग्री में वर्णित अनुसार, यह Large Hadron Collider तक पहुंची ऊर्जा से लगभग एक हजार गुना है। यदि ऐसे त्वरक Milky Way में मौजूद हैं, तो वे यह समझाने में मदद करेंगे कि आकाशगंगा के उच्चतम-ऊर्जा वाले कुछ कॉस्मिक-रे कैसे उत्पन्न होते हैं।

समस्या यह है कि खगोलविद सामान्यतः इन वातावरणों का पता अप्रत्यक्ष रूप से लगाते हैं। जब अत्यंत ऊर्जावान कण आसपास की गैस या विकिरण क्षेत्रों से टकराते हैं, तो वे गामा किरणें पैदा कर सकते हैं। वे गामा किरणें देखी जा सकती हैं, लेकिन वे हमेशा यह नहीं बतातीं कि उन्हें किस प्रकार के कण ने बनाया। बहुत ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन भी ऐसे गामा-रे संकेत बना सकते हैं जो प्रोटॉनों से बने संकेतों जैसे दिखते हैं, जिससे अनिश्चितता बनी रहती है।

LHAASO J1912+1014u को पहली बार 2024 में तिब्बत और चीन के वेधशालाओं ने चिन्हित किया था, क्योंकि उसने असाधारण रूप से उच्च ऊर्जा वाली गामा किरणें उत्सर्जित की थीं। इससे वह एक गंभीर PeVatron उम्मीदवार बना। लेकिन उम्मीदवार होना पुष्टि नहीं है। बेहतर प्रमाण के बिना, स्रोत को अभी भी तेज़ इलेक्ट्रॉनों या किसी हिंसक घटना, जैसे तारकीय विस्फोट, के अधिक सामान्य अवशेषों से समझाया जा सकता था।

कई वेधशालाओं पर आधारित मामला

नई study ने इस अनिश्चितता को एक ही उपकरण पर निर्भर रहने के बजाय विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के अलग-अलग हिस्सों से मिले प्रमाणों को मिलाकर सुलझाया। स्रोत पाठ के अनुसार, Hiroshima University के Tsunefumi Mizuno के नेतृत्व वाली टीम ने NASA के Fermi Space Telescope, radio data, और X-ray measurements को एक साथ जोड़ा।

यही multiwavelength approach परिणाम को अधिक मजबूत दावे में बदलती है। प्रत्येक band स्रोत के आसपास के वातावरण का अलग हिस्सा दिखाता है। Gamma rays यह बताते हैं कि चरम ऊर्जा कहाँ अभिव्यक्त हो रही है। Radio और X-ray observations शोधकर्ताओं को यह आकलन करने में मदद करती हैं कि क्या इलेक्ट्रॉनों की कोई आबादी मौजूद है, जो संकेत को समझा सके। यदि electron-आधारित व्याख्या कमजोर पड़ती है, जबकि proton-collision व्याख्या संगत रहती है, तो यह भरोसा बढ़ता है कि स्रोत वास्तव में प्रोटॉनों को PeV ऊर्जा तक त्वरित कर रहा है।

व्यावहारिक रूप से, शोधकर्ताओं ने दो प्रतिस्पर्धी कथाओं के बीच अंतर करने के लिए संयुक्त डेटा का उपयोग किया। एक leptonic परिदृश्य था, जिसमें देखी गई गामा किरणों के उत्पादन में इलेक्ट्रॉन प्रमुख होते हैं। दूसरा hadronic परिदृश्य था, जिसमें प्रोटॉन त्वरित होते हैं और फिर आसपास की सामग्री से क्रिया करके परिणामस्वरूप गामा किरणें पैदा करते हैं। रिपोर्टिंग से संकेत मिलता है कि प्रमाणों ने प्रोटॉन व्याख्या का इतना जोरदार समर्थन किया कि स्रोत को एक पुष्टि-शुदा प्रोटॉन PeVatron कहा जा सके।

यह परिणाम एक वस्तु से आगे क्यों मायने रखता है

इस लेबल का महत्व स्वयं स्रोत से आगे जाता है। खगोलभौतिकविद लंबे समय से संदेह करते रहे हैं कि Milky Way में ऐसे प्राकृतिक प्रोटॉन त्वरक मौजूद हैं जो आकाशगंगा के कॉस्मिक-रे स्पेक्ट्रम के ऊपरी हिस्से की व्याख्या कर सकें। किसी एक का निर्णायक रूप से मिलना उस सिद्धांत को सांख्यिकीय अनुमान के बजाय एक वास्तविक स्थान से जोड़ता है।

यह इस तस्वीर को भी स्पष्ट करता है कि आकाशगंगा के हिंसक वातावरण हमारे आसपास के विकिरण क्षेत्र को कैसे आकार देते हैं। कॉस्मिक-रे केवल एक अमूर्त जिज्ञासा नहीं हैं। वे Milky Way की ऊर्जावान पारिस्थितिकी का हिस्सा हैं, जो अंतरतारकीय रसायन, चुंबकीय प्रक्रियाओं, और उस कण वातावरण को प्रभावित करते हैं जिससे होकर तारे और ग्रह गुजरते हैं।

स्रोत लेख में कहा गया है कि supernova remnants को लंबे समय से कण त्वरन के संभावित स्थल माना गया है, और Tycho's supernova जैसे अवशेषों की पहले की X-ray observations ने यह साक्ष्य दिया कि shock waves कणों को उच्च ऊर्जा तक त्वरित कर सकती हैं। लेकिन यह दिखाने और यह साबित करने में फर्क बना रहा कि कोई विशेष स्रोत आकाशगंगा के सबसे चरम प्रोटॉनों का उत्पादन कर रहा है। LHAASO J1912+1014u इस अंतर को कम करता दिखता है।

इसलिए यह परिणाम एक discovery और एक methodological demonstration दोनों के रूप में मूल्यवान है। यह निष्कर्ष सुझाता है कि gamma-ray, radio, और X-ray observations को मिलाकर उन स्रोतों को निर्णायक रूप से अलग किया जा सकता है जो अन्यथा अस्पष्ट रह जाते। ऐसे क्षेत्र में, जहाँ कई संभावित PeVatrons प्रस्तावित किए गए हैं, यह भविष्य के काम के लिए एक उपयोगी मार्गदर्शक है।

उच्च-ऊर्जा Milky Way का एक साफ़ नक्शा

Milky Way अवशेषों, pulsars, shock fronts, और ऊर्जावान clouds से भरी है, लेकिन बहुत छोटा हिस्सा ही PeV स्तर तक पहुंचने में सक्षम होने की संभावना रखता है। एक भी स्रोत की पुष्टि खगोलविदों को अगली खोज के लिए बेहतर टेम्पलेट देती है। इससे वे ऐसे अन्य क्षेत्रों की पहचान कर सकते हैं जहाँ proton acceleration प्रमुख है, और यह भी समझने में मदद मिल सकती है कि कण उन क्षेत्रों से कैसे निकलते हैं और आकाशगंगा में कैसे फैलते हैं।

यह एक वैचारिक लाभ भी देता है। मानव कण भौतिकी अक्सर बड़े और अधिक सटीक यंत्र बनाने से आगे बढ़ती है। खगोलभौतिकी के पास इसका उल्टा अवसर है: प्रकृति ने पहले ही हमारे मुकाबले बेहद शक्तिशाली मशीनें बना दी हैं, और चुनौती यह समझने की है कि वे दूर से कैसे काम करती हैं। एक पुष्टि-शुदा प्रोटॉन PeVatron इस गतिशीलता के सबसे स्पष्ट उदाहरणों में से एक है। यह ऐसा प्रयोगशाला है जहाँ हम जा नहीं सकते, लेकिन जो पूरे आकाश में देखे जा सकने वाले संकेत छोड़ती है।

अभी के लिए, LHAASO J1912+1014u इसलिए प्रमुख है क्योंकि यह एक संभाव्य कहानी को एक दर्ज की गई कहानी में बदल देता है। अल्टेयर के पास स्थित यह पिंड अब केवल एक चमकदार गामा-रे रहस्य या कॉस्मिक त्वरकों की खोज में एक आशाजनक सुराग नहीं है। रिपोर्ट में संक्षेपित प्रमाणों के आधार पर, यह अब Milky Way स्रोतों के सबसे मजबूत पहचाने गए उदाहरणों में से एक है, जो प्रोटॉनों को अब तक देखी गई सर्वोच्च ऊर्जाओं तक ले जा सकता है और जिसे किसी विशिष्ट आकाशगंगीय त्वरक से विश्वसनीय रूप से जोड़ा जा सकता है।

इससे कॉस्मिक-रे रहस्य पूरी तरह समाप्त नहीं होता। लेकिन यह उस प्रश्न का उत्तर देने की दिशा में एक बड़ा कदम जरूर है, जो वर्षों से बना हुआ है: Milky Way अपने कुछ सबसे चरम कणों को वास्तव में कहाँ बनाती है? अब खगोलविदों के पास एक ठोस उत्तर प्रतीत होता है।

यह लेख Universe Today की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.