एक प्रसिद्ध स्टारबर्स्ट आकाशगंगा से सीधा मापन
XRISM अंतरिक्षयान पर लगे Resolve उपकरण का उपयोग करके, खगोलविदों ने पहली बार स्टारबर्स्ट आकाशगंगा M82 से बाहर बह रही अत्यधिक गर्म गैस की गति को सीधे मापा है। यह परिणाम शोधकर्ताओं को यह जांचने का नया तरीका देता है कि तीव्र तारा निर्माण और supernova गतिविधि किस तरह शक्तिशाली हवाएँ चला सकती हैं, जो पूरी आकाशगंगाओं को आकार देती हैं।
NASA के अनुसार, यह पदार्थ प्रति घंटे 20 लाख मील से अधिक, या प्रति घंटे 30 लाख किलोमीटर से अधिक की गति से चल रहा है। शोधकर्ताओं का कहना है कि यह गति आकाशगंगा के केंद्र से हजारों प्रकाश-वर्ष तक फैले ठंडे, बड़े पैमाने के बहिर्वाह के पीछे मुख्य इंजन के रूप में काम करने के लिए पर्याप्त तेज है। ये निष्कर्ष 25 मार्च को Nature में प्रकाशित हुए।
M82, जिसे अक्सर Cigar galaxy कहा जाता है, Ursa Major में लगभग 1.2 करोड़ प्रकाश-वर्ष दूर स्थित है। इसे starburst galaxy के रूप में वर्गीकृत किया गया है क्योंकि यह अपने आकार की आकाशगंगा के लिए Milky Way की तुलना में लगभग 10 गुना तेज दर से तारे बना रही है। इस तीव्र गतिविधि ने इसे यह समझने के लिए सबसे अच्छे प्रयोगशालाओं में से एक बना दिया है कि तारे और तारकीय विस्फोट आकाशगंगाओं के भीतर गैस को कैसे पुनर्गठित करते हैं और पदार्थ को वापस अंतरगैलेक्टिक अंतरिक्ष में धकेलते हैं।
यह परिणाम क्यों महत्वपूर्ण है
सालों से, खगोलविद starburst आकाशगंगाओं के एक क्लासिक मॉडल के साथ काम करते रहे हैं: तारा निर्माण और supernova shock waves की ऊर्जा, आकाशगांगीय केंद्र के पास गैस को गर्म करती है, और वह गर्म गैस एक बहिर्वाह शुरू करती है जो एक बहुत बड़ी galactic wind को चलाने में मदद करती है। लेकिन अब तक, M82 में उस विचार को आत्मविश्वास से परखने के लिए आवश्यक सीधे वेग मापन उनके पास नहीं थे।
XRISM ने यह बदल दिया है। NASA ने कहा कि नए अवलोकन दिखाते हैं कि गर्म गैस कुछ मॉडलों की भविष्यवाणी से भी तेज़ चल रही है। इससे यह खोज केवल एक नजदीकी आकाशगंगा के लिए ही नहीं, बल्कि कई आकाशगंगाओं के लिए भी महत्वपूर्ण बनती है। Galactic winds यह प्रभावित करती हैं कि आकाशगंगाएँ कैसे बढ़ती हैं, वे कितने समय तक तारे बनाती रहती हैं, वे भारी तत्वों को कैसे वितरित करती हैं, और अपने परिवेश के साथ कैसे अंतःक्रिया करती हैं। यदि खगोलविद इन हवाओं की गति और संरचना को अधिक सटीकता से माप सकें, तो वे उन feedback प्रक्रियाओं को बेहतर समझ सकेंगे जो आकाशगंगा विकास को नियंत्रित करती हैं।
University of Maryland, College Park और NASA’s Goddard Space Flight Center की Erin Boettcher, जिन्होंने इस पेपर का नेतृत्व किया, ने कहा कि मिशन ने आवश्यक वेग माप प्राप्त करने का पहला अवसर प्रदान किया। NASA के सारांश में, परिणाम इस विचार का समर्थन करता है कि बहिर्वाह का गर्म घटक आकाशगंगा के बाहरी किनारों तक पदार्थ को धकेलने के लिए पर्याप्त ऊर्जा रखता है।
XRISM के Resolve उपकरण की शक्ति
यह मापन XRISM की उच्च-रिज़ॉल्यूशन X-ray spectroscopy पर निर्भर था। JAXA के नेतृत्व में, NASA और ESA के योगदान के साथ संचालित यह मिशन, ब्रह्मांड भर में होने वाली गर्म, ऊर्जावान घटनाओं का अध्ययन करने के लिए बनाया गया है। NASA और JAXA ने इस काम में उपयोग किए गए Resolve उपकरण को भी संयुक्त रूप से विकसित किया था।
यह क्षमता इसलिए महत्वपूर्ण है क्योंकि M82 जैसी प्रणालियों में सबसे गर्म गैस X-rays में उत्सर्जित होती है। उन उत्सर्जनों में सूक्ष्म बदलावों की जांच करके, खगोलविद यह गणना कर सकते हैं कि गैस कितनी तेज़ चल रही है। इस मामले में, Resolve ने शोधकर्ताओं को आकाशगांतीय हवा के उस घटक को मापने में सक्षम बनाया, जिसे पहले सीधे मात्रात्मक रूप से निर्धारित करना कठिन था।
यह परिणाम M82 के हिंसक केंद्रीय वातावरण को उसकी बहुत बड़ी दृश्यमान संरचना से जोड़ता है। यह आकाशगंगा पहले से ही गैस और धूल की एक ठंडी हवा के लिए जानी जाती है, जो केंद्र से 40,000 प्रकाश-वर्ष तक पहुँचती है। नए XRISM डेटा से पता चलता है कि केंद्र से आने वाला बहुत अधिक गर्म, तेज़ प्रवाह ही उस बड़े परिघटना का प्रमुख चालक है।
अत्यधिक दबाव में एक आकाशगंगा
M82 का केंद्र असाधारण रूप से सक्रिय स्थान है। तेज तारा निर्माण का अर्थ है कि अधिक विशाल तारे जन्म ले रहे हैं, और विशाल तारे तेजी से जीते हैं और विस्फोटक तरीके से मरते हैं। वे supernovae, तीव्र ताराजनन से जुड़ी अशांति और विकिरण के साथ, आसपास के वातावरण में भारी मात्रा में ऊर्जा डालते हैं। परिणामस्वरूप एक ऐसा कड़ाह बनता है जिसमें गर्म गैस होती है जो असाधारण गति से पदार्थ को बाहर भेज सकती है।
यह प्रक्रिया astrophysics में feedback के सबसे महत्वपूर्ण रूपों में से एक है। यदि आकाशगंगाएँ बिना रोक-टोक तारे बनातीं, तो वे अपनी गैस को वास्तविकता में होने वाले तरीके से अलग ढंग से खर्च करतीं। तारों, black holes, या दोनों द्वारा संचालित हवाएँ, गैस को गर्म करके, हटाकर, और पुनर्वितरित करके इस चक्र को नियंत्रित करने में मदद करती हैं। M82 उन इंजनों में से एक की कार्रवाई को करीब से दिखाती है।
यह नया परिणाम यह भी दिखाता है कि multi-observatory astronomy क्यों महत्वपूर्ण है। NASA ने XRISM घोषणा को Chandra, Hubble, Spitzer, और Webb की छवियों के संदर्भों के साथ जोड़ा, जो मिलकर M82 के अलग-अलग घटकों को प्रकट करती हैं, गर्म X-ray उत्सर्जित क्षेत्रों से लेकर ठंडी धूल और तारों की रोशनी तक। XRISM उस चित्र में विशेष रूप से मूल्यवान चीज जोड़ता है: सबसे गर्म गैस के बारे में सीधे वेग की जानकारी।
शोधकर्ता आगे क्या सीख सकते हैं
25 मार्च का पेपर एक महत्वपूर्ण कदम है, लेकिन यह एक शुरुआत भी है। एक बार जब खगोलविद किसी अच्छी तरह से अध्ययन की गई starburst आकाशगंगा में गर्म हवाओं की गति माप सकते हैं, तो वे उन अवलोकनों की तुलना आकाशगंगा विकास मॉडलों और अलग-अलग तारा निर्माण दरों और संरचनाओं वाली अन्य आकाशगंगाओं से कर सकते हैं। इससे यह स्पष्ट करने में मदद मिल सकती है कि गर्म हवाएँ कब बाहर निकलती हैं, कब रुक जाती हैं, और वे आकाशगांगीय केंद्रों से द्रव्यमान और ऊर्जा को कितनी कुशलता से दूर ले जाती हैं।
यह इस समझ को भी बेहतर कर सकता है कि रासायनिक तत्व आकाशगंगाओं में कैसे मिश्रित होते हैं और आसपास के अंतरिक्ष में कैसे निष्कासित किए जाते हैं। Supernova-चालित हवाएँ केवल पदार्थ हटाती नहीं हैं। वे तारकीय विकास के उत्पादों को ले जाती हैं, जिससे तारों के भीतर बने भारी तत्व व्यापक cosmic परिवेश में फैलते हैं।
अभी के लिए, केंद्रीय निष्कर्ष सीधा है। खगोलविदों ने आखिरकार M82 के केंद्र से बाहर निकल रही अत्यधिक गर्म गैस की गति माप ली है, और संख्याएँ बताती हैं कि यह बहिर्वाह उस प्रसिद्ध हवा को चलाने में पूरी तरह सक्षम है जो आकाशगंगा से बहुत दूर तक फैलती है। यह लंबे समय से चली आ रही तस्वीर को एक मापे गए परिणाम में बदल देता है, और दिखाता है कि XRISM गर्म, गतिशील ब्रह्मांड पर एक नई खिड़की खोल सकता है।
यह लेख science.nasa.gov की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.
