கவர்ச்சிகரமான ஈர்ப்பலை தரவு, மிகப்பெரிய கருந்துளைகள் மீண்டும் மீண்டும் மோதல்களால் உருவாகின்றன என்று சொல்கிறது

ஈர்ப்பலைப் பட்டியல்களில் உள்ள மிகப் பெரிய கருந்துளைகள் பிரபஞ்ச மறுசுழற்சியாளர்களாக இருக்கலாம்

ஈர்ப்பலைகள் மூலம் கண்டறியப்பட்ட மிகப் பெரிய கருந்துளைகள் நேரடியாக சுருங்கும் நட்சத்திரங்களிலிருந்து உருவாகவில்லை இருக்கலாம். அதற்கு பதிலாக, மிகக் கூட்டமான நட்சத்திரக் குழுக்களின் உள்ளே மீண்டும் மீண்டும் நடைபெறும் இணைவுகளால் அவற்றில் பல உருவாகியிருக்கலாம் என்று புதிய ஆய்வு சொல்கிறது; இதனால் சாதாரண நட்சத்திர கருந்துளைகளிலிருந்து முற்றிலும் வேறுபட்ட வரலாறு கொண்ட கனமான, வேகமாக சுழலும் பொருட்களின் தனித்த மக்கள்தொகை உருவானது.

Cardiff University தலைமையிலான குழுவால் அறிவிக்கப்பட்டு Nature Astronomy இதழில் வெளியான இந்தக் கண்டுபிடிப்பு, ஈர்ப்பலை வானியல் இப்போது என்ன செய்ய முடியும் என்பதில் ஒரு முக்கிய அடுக்கைச் சேர்க்கிறது. இந்தத் துறை இனி வெறும் இணைவு நிகழ்வுகளை எண்ணுவதில் மட்டும் கட்டுப்படவில்லை. கருந்துளைகள் எப்படி வளர்கின்றன, அவற்றை வடிவமைக்கும் சூழல்கள் எங்கு அதிகம் இருக்க வாய்ப்புள்ளது என்பதைக் கூட மீட்டமைக்கத் தொடங்கியுள்ளது.

மிகப் பெரிய கருந்துளைகளின் தோற்றம் ஈர்ப்பலைக் கண்காணிப்புகள் எழுப்பிய கடினமான புதிர்களில் ஒன்றாக இருந்ததால் இந்த மாற்றம் முக்கியமானது. சில பொருட்கள் ஒரு நட்சத்திரம் ஒருமுறை சுருங்கி, எளிமையான பரிணாம வரலாற்றுடன் ஒரு கருந்துளையை விட்டுச் சென்றது போன்ற எளிய படத்தில் பொருந்த முடியாத அளவுக்கு பெரியதாகவோ அல்லது இயக்க ரீதியாக விசித்திரமாகவோ தோன்றுகின்றன.

பெரிய பட்டியல், புதிய மக்கள்தொகை கேள்வி

ஆராய்ச்சியாளர்கள் LIGO-Virgo-KAGRA Gravitational-Wave Transient Catalog இன் version 4.0, அதாவது GWTC4-ஐ ஆய்வு செய்தனர். இந்தப் பட்டியலில் இணையும் கருந்துளைகளின் 153 நம்பகமான கண்டறிதல்கள் உள்ளன; இது ஈர்ப்பலை அறிவியலின் ஆரம்ப ஆண்டுகளில் கிடைத்ததை விட மிகப் பெரிய sample-ஐ வானியலாளர்களுக்கு வழங்குகிறது.

அந்த பெரிய data set-ஐ கொண்டு, பட்டியலில் உள்ள மிகப் பெரிய கருந்துளைகள் “second-generation” பொருட்களாக இருக்க முடியுமா என்று குழு கேட்டது. இந்த நிலையில், இறக்கும் நட்சத்திரங்களில் பிறந்த கருந்துளைகள் தனித்திருக்கவில்லை. மாறாக, அவை அடர்த்தியான நட்சத்திர சூழல்களில் ஒன்றுடன் ஒன்று மோதுகின்றன; இதனால் பின்னர் மீண்டும் இணையக்கூடிய பெரிய எஞ்சல்கள் உருவாகின்றன. காலப்போக்கில், இது இணைவுகளின் படிநிலை சங்கிலியாக மாறி, கருந்துளைகளை கனமான வாரிசுகளாக மறுசுழற்சி செய்கிறது.

மூல உரையின்படி, இந்தச் செயலை ஆதரிக்கக் கூடிய சூழல்கள் சூரியனைச் சுற்றியுள்ள பகுதியைவிட ஒரு மில்லியன் மடங்கு அதிக அடர்த்தியுள்ள நட்சத்திரக் குழுக்களாகும். அத்தகைய சூழல்களில் மீண்டும் மீண்டும் ஏற்படும் நெருக்கமான சந்திப்புகள் hierarchical merging-ஐ கோட்பாட்டு சாத்தியத்திலிருந்து கண்காணிக்கக்கூடிய விளக்கமாக மாற்றக் கூடிய அளவுக்கு சாத்தியமாகின்றன.

சுழற்சி ஒரு முக்கியக் குறியாக மாறுகிறது

அளவு மட்டும் பிரச்சினையைத் தீர்க்காது. hierarchical mergers-க்கு ஆதரவாகத் தோன்றும் முக்கியமான குறி, மிகப் பெரிய பொருட்களின் spin நடத்தை. Cardiff தலைமையிலான குழு ஈர்ப்பலை தரவில் இரண்டு குழுக்களை அடையாளம் கண்டது: சாதாரண stellar collapse மூலம் உருவான கருந்துளைகளுக்கு ஏற்ற குறைந்த நிறை மக்கள்தொகை, மற்றும் அடர்த்தியான குழுக்களில் மீண்டும் மீண்டும் இணைவுகள் நடந்தால் விஞ்ஞானிகள் எதிர்பார்க்கும் வகையில் spins உள்ள அதிக நிறை மக்கள்தொகை.

இந்த வேறுபாடு முக்கியமானது, ஏனெனில் spin ஒரு வரலாற்றுப் பதிவைப் போல செயல்படுகிறது. முன் இணைவுகளால் உருவான கருந்துளை first-generation பொருட்களிலிருந்து எதிர்பார்க்கப்படும் சிக்னல்களைவிட வேறுபட்ட angular momentum அடையாளங்களை ஏந்தக்கூடும். மிகப் பெரிய கருந்துளைகள் hierarchical growth கணிக்கும் விதத்தில் சுழன்றால், standard stellar-collapse model-ஐ பெரிய எண்ணிக்கைகளுக்கு இழுப்பதைவிட அவற்றை மற்ற மக்கள்தொகையிலிருந்து பிரிக்க இது உதவுகிறது.

இதன் விளைவாக கருந்துளை கணக்கெடுப்பு இன்னும் கட்டமைப்புடையதாகிறது. ஒரேபோன்ற பொருட்களின் மென்மையான தொடர்ச்சி அல்லாமல், பட்டியலில் வேறு formation channels மூலம் உருவான இரண்டு மக்கள்தொகைகள் இருக்கலாம். ஒரு மக்கள்தொகை மிகப் பெரிய நட்சத்திரங்களின் மரணத்திலிருந்து வருகிறது. மற்றது கூட்ட நெருக்கமான பிரபஞ்ச சூழல்களில் நிகழும் வன்முறை மறுசுழற்சியால் உருவாகிறது.

இந்தக் கண்டுபிடிப்பு astrophysics-க்கு ஏன் முக்கியம்

இந்த விளக்கம் உறுதியாக நிரூபிக்கப்பட்டால், ஈர்ப்பலை observatories astrophysics-இல் வகிக்கும் பங்கை மாற்றும். இவை வெறும் தொலைவான பேரிடர்களை கண்டறிவதற்கானவை அல்ல. நட்சத்திரக் குழுக்களின் மறைமுக சூழலியல், compact-object interactions, மற்றும் கருந்துளைகளின் நீண்டகால வளர்ச்சி பாதைகளை இவை பின்தொடர்கின்றன.

மூலத்தில் மேற்கோள் காட்டப்பட்ட lead author Dr. Fabio Antonini, ஈர்ப்பலை வானியலை கருந்துளைகள் எப்படி வளர்கின்றன, எங்கு வளர்கின்றன, மற்றும் அது மிகப் பெரிய நட்சத்திரங்களின் வாழ்க்கை மற்றும் மரணம் பற்றி என்ன சொல்கிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்ளும் கருவியாக வரையறுத்தார். அந்த framing இந்தப் பணியின் பரந்த முக்கியத்துவத்தைப் பிடிக்கிறது. ஒரு இணைவு சிக்னல் வெறும் ஒருமுறை நிகழ்ந்த நிகழ்வாக மட்டும் அல்ல. அதை உருவாக்கிய பொருட்களின் பரிணாம பின்னணியையும் அது encode செய்ய முடியும்.

அதனால், இந்த ஆய்வு கருந்துளைகளைத் தாண்டியும் செல்கிறது. அடர்த்தியான நட்சத்திரக் குழுக்கள் கருந்துளை assembly lines போல செயல்படுகிறதெனில், வானியலாளர்கள் அந்தக் குழுக்களின் இயக்கவியலை ஆராய ஒரு புதிய வழியைப் பெறுகிறார்கள். இணைவு எஞ்சல்களின் பண்புகள், இல்லையெனில் பிரபஞ்சத் தொலைவுகளில் விரிவாகப் பார்க்கக் கடினமான சூழல் நிலைகளுக்கான மறைமுக சான்றுகளாக மாறலாம்.

ஒற்றை நிகழ்வுகளிலிருந்து கருந்துளை குடும்ப மரங்களுக்குத் திரும்புதல்

இந்த ஆராய்ச்சியின் மிக சக்திவாய்ந்த விளைவுகளில் ஒன்று கருத்தியல் ரீதியானது. சில கருந்துளைகளை முடிவுகளாக அல்ல, மாறாக இடைநிலைப் பொருட்களாகப் பார்க்க விஞ்ஞானிகளை இது ஊக்குவிக்கிறது. hierarchical-merger பார்வையில், ஒரு கருந்துளை ஒரு மோதலின் விளைவாகவும், பின்னர் நடக்கவுள்ள மோதலின் கூறாகவும் இருக்க முடியும். இதனால் ஒரே பிறப்பு நிகழ்வை விட குடும்ப மரத்தைப் போன்ற அமைப்பு உருவாகிறது.

இந்தக் கருத்து, catalog-களில் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட சில பெரிய கருந்துளைகள் ஏன் விசித்திரமாகத் தோன்றின என்பதையும் விளக்குகிறது. அவை “cosmic Frankensteins” என்றால், மூலத்தின் சொற்றொடரைப் பயன்படுத்தினால், அவற்றின் அளவும் spin-உம் முற்றிலும் புதிய செயல்முறையைத் தேவைப்படுத்தும் அசாதாரணங்கள் அல்ல. அவை, gravity தொடர்ந்து அவற்றை ஒன்றாகத் தள்ளும் அடர்த்தியான நட்சத்திர சூழல்களில் கருந்துளைகள் மீண்டும் செயலாக்கப்படுவதால் உருவாகும் இயற்கையான விளைவு.

இதன் பொருள் LIGO, Virgo, அல்லது KAGRA கண்டறிந்த ஒவ்வொரு பெரிய கருந்துளைக்கும் ஒரே தோற்றம் இருக்கிறது என்பதல்ல. இந்த ஆய்வு, ஒரு தனித்த உயர்-நிறை வர்க்கம், மேலும் சாதாரண குறைந்த-நிறை மக்கள்தொகையுடன் இணைந்து இருப்பதாகக் கூறுகிறது. detections எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும்போது அந்தப் பிரிவு எவ்வளவு தெளிவாகத் தொடர்கிறது என்பதைச் சோதிக்க எதிர்கால catalog updates முக்கியமானவை.

ஈர்ப்பலை வானியலின் அடுத்த கட்டம்

ஈர்ப்பலை detector-கள் நிகழ்வுகளைத் தொடர்ந்து சேகரிக்கும் போது, இத்தகைய பகுப்பாய்வின் புள்ளிவிவர வலிமை மேலும் உயரும். மேலும் இணைவுகள் என்பது நிறை விநியோகங்களின் சிறந்த மதிப்பீடுகள், மிகத் துல்லியமான spin அளவீடுகள், மற்றும் மிகப் பெரிய அமைப்புகளுக்கான முக்கிய விளக்கமாக hierarchical growth இருக்கிறதா என்பதைச் சோதிக்கும் வலுவான கணக்கீடுகள் என்பதைக் குறிக்கிறது.

அதனால்தான் இந்த விளைவு ஒரு ஒற்றை கருந்துளை ஆய்வை விட பெரியதாக உணர்கிறது. இது ஈர்ப்பலை அறிவியல் மக்கள்தொகைகளைப் பிரிக்க, சூழல்களை ஊகிக்க, மற்றும் பல நிகழ்வுகள் முழுவதும் வளர்ச்சி பாதைகளை மீட்டமைக்கத் தொடங்கும் கட்டத்தை குறிக்கிறது. இந்தத் துறை discovery-யிலிருந்து demography-க்கு நகர்கிறது.

• ஆராய்ச்சியாளர்கள் GWTC4-இல் உள்ள 153 நம்பகமான கருந்துளை இணைவு கண்டறிதல்களை பகுப்பாய்வு செய்தனர்.
• மிகப் பெரிய கருந்துளைகள் மீண்டும் மீண்டும் நடைபெறும் இணைவுகளால் உருவான second-generation பொருட்களாக இருக்கலாம்.
• அடர்த்தியான நட்சத்திரக் குழுக்கள் hierarchical growth-க்கு தேவையான சூழலை வழங்குகின்றன.
• சுழற்சி patterns, மிகப் பெரிய கருந்துளைகளை சாதாரண stellar-collapse எஞ்சல்களிலிருந்து பிரிக்க உதவுகின்றன.

எதிர்கால கண்காணிப்புகள் இதை உறுதிப்படுத்தினால், இந்தப் பணி ஈர்ப்பலைகள் இதுவரை வழங்கிய மிக முக்கியமான புரிதல்களில் ஒன்றை மேலும் தெளிவாக்கும்: பிரபஞ்சத்தின் மிகப் பெரிய கருந்துளைகள் பெரியதாகப் பிறக்காமல் இருக்கலாம். அவற்றில் சில, பிரபஞ்சம் உருவாக்கக்கூடிய மிக நெரிசலான நட்சத்திர சூழல்களில், மோதல் பின் மோதலாகக் கட்டப்பட்டிருக்கலாம்.

இந்தக் கட்டுரை Science Daily-யின் செய்திப்பதிவை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.