अप्राप्य को मापना
पहली बार, खगोल विज्ञानियों ने सीधे एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के चारों ओर घूमने वाले तूफान की प्रतीकात्मक आंख में झांका, अत्यधिक गरम गैस की गति और टर्बुलेंस को पहले असंभव परिशुद्धता के साथ मापा। जनवरी 2026 के अंत में Nature में प्रकाशित ये अवलोकन, X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) द्वारा संभव बनाए गए, जो जापान एयरोस्पेस एक्सप्लोरेशन एजेंसी और NASA का संयुक्त उद्यम है, जिसमें यूरोपीय स्पेस एजेंसी की भागीदारी है।
इन अग्रणी अवलोकनों का लक्ष्य M87* था, विरगो क्लस्टर में पृथ्वी से लगभग 55 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर विशाल दीर्घवृत्ताकार गैलेक्सी Messier 87 के केंद्र में सुपरमैसिव ब्लैक होल। M87* खगोल विज्ञान के इतिहास में एक विशेष स्थान रखता है, क्योंकि यह पहला ब्लैक होल है जिसे सीधे चित्रित किया गया था, जब Event Horizon Telescope ने 2019 में इसकी प्रतिष्ठित छाया को कैप्चर किया था। अब XRISM ने इस ब्रह्मांडीय दिग्गज की हमारी समझ में एक बिल्कुल नया आयाम जोड़ा है, इसके चारों ओर गैस के गतिशील व्यवहार को प्रकट करके।
जैसा कि एक शोधकर्ता ने इस प्रगति का वर्णन किया, XRISM से पहले यह ऐसा था जैसे वैज्ञानिक एक तूफान की तस्वीर देख सकते थे। अब वे चक्रवात की गति को ही माप सकते हैं।
अब तक का सबसे हिंसक टर्बुलेंस
जब XRISM M87* के चारों ओर अपेक्षाकृत संकीर्ण क्षेत्र में आवर्धन किया, तो इसने कुछ असाधारण की खोज की। ब्लैक होल को घेरने वाली गर्म गैस में टर्बुलेंस किसी भी गैलेक्सी क्लस्टर में कभी भी दर्ज किया गया सबसे हिंसक है, यहां तक कि पूरे गैलेक्सी क्लस्टर के टकराने और विलीन होने से उत्पन्न चरम परिस्थितियों को भी पार करता है – ये घटनाएं ब्रह्मांड में सबसे ऊर्जावान घटनाएं हैं।
गैलेक्सी क्लस्टर ब्रह्मांड में सबसे बड़ी गुरुत्वाकर्षण से बंधी संरचनाएं हैं, जिनमें सैकड़ों या हजारों गैलेक्सीज हैं, जो intracluster medium नामक गर्म गैस के विशाल वातावरण में एम्बेड हैं। यह गैस आमतौर पर दसों मिलियन डिग्री के तापमान तक पहुंचती है, पर्याप्त X-ray उत्सर्जित करने के लिए। सामान्यतः, intracluster medium में सबसे चरम टर्बुलेंस विलय के दौरान होता है, जब दो क्लस्टर प्रति सेकंड हजारों किलोमीटर की गति से आपस में टकराते हैं।
यह तथ्य कि एक एकल सुपरमैसिव ब्लैक होल इन विनाशकारी घटनाओं को भी पार करने वाले टर्बुलेंस का उत्पादन कर सकता है, M87* के चारों ओर तुरंत क्षेत्र में ऊर्जा की असाधारण सांद्रता को दर्शाता है। ब्लैक होल Jets, आउटफ्लो और accretion प्रक्रियाओं के संयोजन के माध्यम से अपने परिवेश को ब्रह्मांड में सबसे हिंसक बड़े पैमाने पर घटनाओं को पार करने वाली तीव्रता के साथ हिलाता है।
XRISM दूसरों जो नहीं देख सकते वह कैसे देखता है
XRISM की क्रांतिकारी क्षमता इसके Resolve उपकरण में निहित है, एक microbolometer spectrometer जो असाधारण परिशुद्धता के साथ अलग-अलग X-ray photons की ऊर्जा को मापता है। जब गर्म गैस प्रेक्षक की ओर या उससे दूर चलती है, तो यह जो X-ray उत्सर्जित करती है उसकी ऊर्जा Doppler प्रभाव से स्थानांतरित हो जाती है, बिल्कुल जैसे एम्बुलेंस की सायरन की पिच जब वह करीब आती है और दूर जाती है तो बदलती है। इन ऊर्जा बदलावों को अत्यंत सटीकता के साथ मापकर, XRISM उत्सर्जन करने वाली गैस की गति निर्धारित कर सकता है।
Chandra और XMM-Newton जैसी पूर्व की X-ray वेधशालाएं गर्म गैस को चित्रित कर सकती थीं और इसका तापमान माप सकती थीं, लेकिन उनके पास stationary गैस और प्रति सेकंड सैकड़ों या हजारों किलोमीटर की गति से चलने वाली गैस के बीच अंतर करने के लिए पर्याप्त spectral resolution नहीं था। XRISM के Resolve उपकरण ने इसे मौलिक रूप से बदल दिया, स्थिर X-ray चित्रों को गैस गति के गतिशील मानचित्रों में परिवर्तित कर दिया।
यह क्षमता शोधकर्ताओं को ब्लैक होल द्वारा संचालित गैस गति को स्पष्ट रूप से अन्य प्रक्रियाओं द्वारा संचालित गति से अलग करने में सक्षम बनाती है, जैसे कि cluster medium के माध्यम से गैलेक्सीज की गति, गैस के माध्यम से प्रसारित ध्वनि तरंगें, या पिछली विलय घटनाओं से शेष टर्बुलेंस। पहली बार, वैज्ञानिक ब्लैक होल के अपने परिवेश पर विशिष्ट प्रभाव को अलग कर सकते हैं।
ब्लैक होल तूफान की शरीर रचना
XRISM अवलोकनों ने M87* के चारों ओर वेग संरचना में एक उल्लेखनीय पैटर्न प्रकट किया। सबसे तेज गैस गति ब्लैक होल के निकटतम स्थान पर केंद्रित है और दूरी के साथ तेजी से गिरती है। यह वेग gradient दो भौतिक प्रक्रियाओं के संयोजन के अनुरूप है। पहला turbulent eddies है – ब्लैक होल के गुरुत्वाकर्षण प्रभाव और इसके Jets के आसपास के माध्यम से संपर्क से उत्तेजित गैस vortices। दूसरा, outflowing गैस का shock wave है जो उस ऊर्जा द्वारा संचालित है जो ब्लैक होल में पदार्थ के पड़ने से मुक्त होती है।
M87* जैसे सुपरमैसिव ब्लैक होल accretion disks से घिरे होते हैं – गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के अंतर्गत अंदर की ओर spiral करने वाली गैस और धूल की विशाल चपटी संरचनाएं। जैसे-जैसे यह सामग्री spiral में करीब आती है, यह लाखों डिग्री तक गर्म हो जाती है और भारी मात्रा में ऊर्जा मुक्त करती है। इस ऊर्जा का कुछ हिस्सा relativistic Jets में चैनल किया जाता है – accretion disk के लंबवत प्रकाश की गति के करीब velocities पर लॉन्च किए गए plasma की संकीर्ण beams। M87* सबसे spectacularly Jets में से एक को होस्ट करता है, जो गैलेक्सी के केंद्र से हजारों light-years तक विस्तारित है।
ये Jets सरलता से आसपास की गैस से गुजरते नहीं हैं बिना प्रभाव के। वे intracluster medium में विशाल bubbles या cavities को inflate करते हैं, बड़ी मात्रा में गर्म गैस को displace करते हैं और shock waves को बाहर की ओर चलाते हैं। XRISM अवलोकन अब इस परस्पर क्रिया को अभूतपूर्व विस्तार के साथ quantify करते हैं, ब्लैक होल से विभिन्न दूरियों पर गैस की वेग संरचना और turbulent ऊर्जा सामग्री को प्रकट करते हैं।
गैलेक्सी क्लस्टर भौतिकी के लिए निहितार्थ
निष्कर्षों का महत्वपूर्ण प्रभाव है यह समझने के लिए कि सुपरमैसिव ब्लैक होल अपने गैलेक्सी क्लस्टर के परिवेश को कैसे नियंत्रित करते हैं। यह प्रक्रिया, active galactic nucleus feedback के रूप में जानी जाती है, बड़े पैमाने पर galaxies और गैलेक्सी क्लस्टर के विकास को नियंत्रित करने वाली सबसे महत्वपूर्ण तंत्रों में से एक माना जाता है।
Central ब्लैक होल की feedback के बिना, गैलेक्सी क्लस्टर में गर्म गैस तेजी से cool होना चाहिए, नई तारों में condense होना चाहिए rates पर जो वास्तव में देखे गए rates को बहुत अधिक exceed करते हैं। ब्लैक होल द्वारा Jets और outflows के माध्यम से injected ऊर्जा इस cooling को रोकने और क्लस्टर को thermal equilibrium के अनुमानित state में रखने के लिए माना जाता है। लेकिन विवरण कि यह ऊर्जा ब्लैक होल से आसपास की गैस तक कैसे transferred होती है, गरीब तरीके से समझी गई है।
XRISM की वेग मापन ऊर्जा transfer तंत्र के लिए direct evidence प्रदान करती है। M87* के पास मापा गया टर्बुलेंस kinetic ऊर्जा का एक जलाशय दर्शाता है जो अंततः heat के रूप में dissipate होगा, आसपास की गैस को गर्म करेगा और radiative cooling को offset करेगा। विभिन्न दूरियों पर ब्लैक होल से turbulent ऊर्जा को quantify करके, अवलोकन feedback के theoretical models को उन rigour के साथ restrict करते हैं जो पहले असंभव था।
X-Ray खगोल विज्ञान का नया युग
XRISM को 6 सितंबर 2023 को लॉन्च किया गया और सावधानीपूर्वक commissioning चरण के बाद, 2024 में नियमित विज्ञान अवलोकन शुरू किए। M87* अवलोकन मिशन के showcase परिणामों में से एक का प्रतिनिधित्व करते हैं, capabilities को दर्शाते हैं जो astronomers ने दो दशकों से अधिक समय तक प्रतीक्षा की है। एक पूर्व मिशन समान capabilities के साथ, Hitomi, spacecraft attitude control failure के कारण 2016 में launch के तुरंत बाद खो गया था, जो XRISM की सफलता को और भी अधिक महत्वपूर्ण बनाता है।
मिशन कम से कम तीन वर्षों तक operate करने के लिए प्रत्याशित है, एक विस्तृत विज्ञान कार्यक्रम के साथ जो sुपरमैसिव black holes, गैलेक्सी क्लस्टर, supernova remnants, neutron तारों, और galaxies को जोड़ने वाली diffuse गैस के cosmic web को span करता है। ये सभी targets उसी velocity-measuring capability से लाभ उठाएंगे जिसने M87* के प्रति हमारे view को transformed किया है।
भविष्य की अवलोकनें M87* विश्लेषण को अन्य सुपरमैसिव black holes तक extend करेंगी, एक comparative picture बनाएंगी कि कैसे different black holes अपने environments के साथ interact करते हैं। अंतिम लक्ष्य feedback cycle की comprehensive समझ है जो black hole के चारों ओर की सबसे छोटी scales को universe में सबसे बड़ी संरचनाओं से जोड़ता है – एक connection जो XRISM अब uniquely investigate करने के लिए equipped है।
तूफान में गहराई से देखना
XRISM परिणाम खगोल भौतिकी के सबसे fundamental प्रश्नों में से एक पर एक नई खिड़की खोलते हैं: कैसे सुपरमैसिव black holes, objects जो space के vanishingly छोटे volume को occupy करते हैं, structures पर जो millions light-years को span करते हैं, इतना oversized प्रभाव exert कर सकते हैं? जवाब, यह प्रतीत होता है, उन turbulent ऊर्जा के extraordinary concentration में निहित है जो वे generate करते हैं – एक ऊर्जा जो आसपास की गैस के माध्यम से ripple करती है और entire galaxy clusters के विकास को shapes करती है।
M87* के चारों ओर तूफान की आंख अपेक्षित से भी अधिक हिंसक साबित हुई है। जैसे-जैसे XRISM अपना मिशन जारी रखता है, तस्वीर स्पष्ट होती जाएगी, एक बार में एक X-ray photon।
यह लेख Space.com के reporting पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।
