புதிய M87 கருந்துளை வரைபடம், வெளியீடு தூரத்துடன் எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதை வெளிப்படுத்துகிறது

M87-க்கு புதிய பார்வை, முதல் கருந்துளை படத்தைத் தாண்டுகிறது

கருந்துளையின் முதல் படம், 2019 ஆம் ஆண்டு Event Horizon Telescope கூட்டமைப்பு வெளியிட்டது, நவீன வானியலில் உடனடியாக ஒரு முக்கிய மைல்கல்லாக மாறியது. அந்த படம், பூமியிலிருந்து சுமார் 53.5 மில்லியன் ஒளியாண்டுகள் தொலைவில், கன்னி விண்மீன் தொகுதியில் உள்ள M87 எனும் மாபெரும் நீள்வட்ட விண்மீன் மண்டலத்தின் மையத்தில் இருக்கும் மாபெரும் கருந்துளையை காட்டியது. இப்போது, ஆராய்ச்சியாளர்கள் கருந்துளையைச் சுற்றியுள்ள வெளியீட்டின் வடிவத்தை மட்டும் பார்க்காமல், மையத்திலிருந்து தூரம் அதிகரிக்கும்போது அந்த வெளியீடு எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதையும் ஆய்ந்து அறிவியலை மேலும் முன்னேற்றியுள்ளனர்.

வழங்கப்பட்ட மூல உரையின் படி, ஷாங்காய் வானியல் நிலையத்தின் ஆராய்ச்சியாளர்கள் தலைமையிலான ஒரு சர்வதேச குழு M87 கருந்துளையின் முதல் இடவியல்-தீர்க்கப்பட்ட இரட்டை அலைநீள வரைகலை ஆய்வை நடத்தியது. பல்வேறு கண்காணிப்பகங்களில் இருந்து பெறப்பட்ட நிகழ்வு-கிடைமட்ட அளவிலான படங்களை இணைத்து, அந்த பொருளின் வரைகலை கையொப்பம் ஆரையின் மீது எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதை காட்டும் முதல் இடவியல்-தீர்க்கப்பட்ட வரைபடத்தை குழு உருவாக்கியது என அறிக்கை விவரிக்கிறது. இந்த வேலை ஜூலை 20 அன்று The Astrophysical Journal Letters இதழில் வெளியானது.

இது ஒரு முக்கியமான படி, ஏனெனில் முதல் கருந்துளை படம் சாதாரண அர்த்தத்தில் ஒரு புகைப்படம் மட்டுமல்ல. பிரபஞ்சத்தில் மிகக் கடுமையான சூழல்களில் ஒன்றிற்கு அருகிலுள்ள அதிதீவிர இயற்பியலின் ஒரு அளவீடு அது. இந்த புதிய ஆய்வு, கதிர்வீச்சு பண்புகள் ஒரு பகுதியிலிருந்து மற்றொரு பகுதிக்கு எவ்வாறு மாறுகின்றன என்பதை ஆராய்ந்து, ஒரு கூடுதல் அடுக்கை சேர்க்கிறது; கருந்துளையைச் சுற்றியுள்ள பிளாஸ்மா மற்றும் செயல்முறைகளை இன்னும் விரிவாக ஆய்வு செய்ய உதவுகிறது.

குழு வரைபடத்தை எவ்வாறு உருவாக்கியது

இந்த ஆய்வு 2018 ஆம் ஆண்டு Event Horizon Telescope மற்றும் Global Millimeter VLBI Array மூலம் பெறப்பட்ட கண்காணிப்புகளை அடிப்படையாக கொண்டது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் 1.3 மில்லிமீட்டர் மற்றும் 3.5 மில்லிமீட்டர் அலைநீளங்களில் உருவாக்கப்பட்ட இரண்டு படங்களை இணைத்தனர்; அவை மிக உயர்ந்த அதிர்வெண் வானொலி வரம்பையும் மைக்ரோவேவ்களின் உயர்-அதிர்வெண் ஓரத்தையும் உள்ளடக்குகின்றன. இந்த இரண்டு அதிர்வெண்களைப் பயன்படுத்தியது காணப்பட்ட அமைப்பில் ஒரு வரைகலை குறியீட்டை導க்க குழுவிற்கு உதவியது.

நடைமுறையில், அந்த குறியீடு கருந்துளையைச் சுற்றியுள்ள பல இடங்களில் அதிர்வெண் மாறும்போது கதிர்வீச்சின் வலிமை எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதை வானியலாளர்களுக்கு தெரிவிக்கிறது. அந்த பகுதியை ஒரே தீர்க்கப்படாத ஒளிப்பொலிவாகக் கருதுவதற்குப் பதிலாக, புதிய அணுகுமுறை அதை இடவியல் ரீதியாக மாறும் வடிவமாகப் பிரிக்கிறது. இதனால் எந்த இயற்பியல் நிலைகள் எங்கு மேலோங்குகின்றன என்பதை ஊகிக்க முடிகிறது.

மூல உரையின் அடிப்படையில், இதன் விளைவு M87 கருந்துளையைச் சுற்றியுள்ள வெளியீட்டு சூழலின் ஆரை சார்ந்த படம் ஆகும். மிக உள்புற பகுதி ஆரையுடன் சற்றே அதிகரிக்கும் நேர்மறை வரைகலை குறியீட்டை காட்டுகிறது. மேலும் வெளிப்புறமாகச் செல்லச் செல்ல, குறியீடு குறைந்து எதிர்மறையாகிறது. இந்த மாற்றம் வெறும் விவரிப்பு மட்டுமல்ல. அது கருந்துளையைச் சுற்றியுள்ள அடிப்படை கதிர்வீச்சு நிலைகளில் ஒரு மாற்றத்தை சுட்டிக்காட்டுகிறது.

மாறும் வரைகலை குறியீடு என்ன அர்த்தம் கொண்டது

உள்ளகப் பகுதியில் காணப்படும் நேர்மறை குறியீடு சைக்ரோட்ரான் தானே-உறிஞ்சுதல் (synchrotron self-absorption) வலுவாக பாதிப்பதாக மூல உரை கூறுகிறது. அந்த செயல்முறையில், காந்தப் புலங்களின் வழியாக ஒளியின் வேகத்திற்கு நெருக்கமாக நகரும் எலக்ட்ரான்கள் கதிர்வீச்சை உமிழ்ந்து, பின்னர் தாங்கள் உருவாக்கிய சில ஃபோட்டான்களை மீண்டும் உறிஞ்சுகின்றன. அந்த விளைவால் ஆதிக்கம் செலுத்தும் பகுதி, ஃபோட்டான்கள் அதிக சுதந்திரமாக வெளியேறும் பகுதியிலிருந்து மாறுபட்டு நடக்கிறது.

மையத்திலிருந்து மேலும் வெளியே, புதிய வரைபடம் ஒளியியல் ரீதியாக மெல்லிய (optically thin) நிலைக்கான மாற்றத்தைக் காட்டுகிறது; அதில் வெளியிடப்பட்ட ஃபோட்டான்கள் உறிஞ்சப்படாமலும், சிதறப்படாமலும், அதே அளவில் மீண்டும் உமிழப்படாமலும் வெளியேற முடியும். இந்த மாற்றம் கருந்துளையிலிருந்து சுமார் 30 மைக்ரோஆர்க்செகண்டுகள் தொலைவில் நிகழ்வதாக மூல உரை குறிப்பிடுகிறது.

வானில் அந்த தூர அளவு மிகச் சிறியது, ஆனால் இயற்பியல் ரீதியாக வெளிப்படுத்தக்கூடியது. அது தானே-உறிஞ்சுதலால் வலுவாக வடிவமைக்கப்பட்ட உள்ளக நிலைகளுக்கும், கதிர்வீச்சு பார்வையாளர்களை மேலும் நேரடியாக அடையக்கூடிய வெளிப்புற நிலைகளுக்கும் இடையிலான எல்லையைக் குறிக்கிறது. ஒரு மாபெரும் கருந்துளையின் நிகழ்வு-கிடைமட்டத்திற்கு அருகில் பொருள் எப்படி நடக்கிறது என்பதைப் புரிந்து கொள்ள முயலும் வானியலாளர்களுக்கு, இந்த மாற்றத்தை அடையாளம் காணுவது முக்கியமானது; ஏனெனில் அது பிளாஸ்மா அமைப்பு, காந்தப் புலங்கள் மற்றும் ஆற்றல் போக்குவரத்து தொடர்பான மாதிரிகளை கட்டுப்படுத்துகிறது.

இது கருந்துளை இயற்பியலுக்கு ஏன் முக்கியம்

நிகழ்வு-கிடைமட்டத்தின் உள்ளிருந்து ஒளி கூட வெளியேற முடியாததால், கருந்துளைகளை நேரடியாகக் கண்ணிற்கு தெரியும் விதத்தில் காண முடியாது. வானியலாளர்கள் கண்காணிக்க முடிவது, அதைச் சுற்றியுள்ள சூழலில் பொருளும் கதிர்வீச்சும் எப்படி நடக்கிறது என்பதுதான். அதனால் அளவீட்டு நுட்பத்தில் ஏற்படும் ஒவ்வொரு முன்னேற்றமும் மதிப்புடையதாகிறது. புதிய M87 ஆய்வின் முக்கியத்துவம், அது ஒரு நிலையான படத்தைத் தாண்டி, ஒரு நோயறிதல் முறையின் திசையில் செல்கிறது என்பதாகும்.

வழங்கப்பட்ட மூல உரை, இந்த வேலை கருந்துளையைச் சுற்றி காணப்படும் அதிதீவிர இயற்பியல் மற்றும் நிலைகளை விவரிக்க புதிய வழியை வழங்குகிறது என்று தெளிவாகச் சொல்கிறது. அந்த வாசகம் உண்மையான முக்கியத்துவம் உடையது. வரைகலை வரைபடம், மைய இயக்கியின் அருகிலுள்ள பிளாஸ்மாவில் என்ன நடக்கிறது என்பதற்கான மாறுபட்ட விளக்கங்களை வேறுபடுத்த உதவும்; இதில் ஆற்றல் எவ்வாறு பகிரப்படுகிறது, வெளியீடு எந்த இடத்தில் வெளிப்படையானதாகி அமைப்பின் வேறு அடுக்குகளை வெளிப்படுத்துகிறது என்பதும் அடங்கும்.

M87 இவ்வகை பணிக்காக குறிப்பாக முக்கியமான இலக்கு, ஏனெனில் இது ஏற்கனவே நிகழ்வு-கிடைமட்ட அளவிலான கருந்துளை படம் எடுக்கும் துறையின் குறிப்பு உதாரணமாக மாறியுள்ளது. அங்கு செய்யப்பட்ட மேம்பாடுகள், பிற அமைப்புகளிலும் எதிர்காலக் கண்காணிப்பு முயற்சிகளிலும் பயன்படுத்தப்படும் முறைகளை வடிவமைக்க முடியும். உலகிற்கு முதல் கருந்துளை படத்தை வழங்கிய அதே பொருள், இப்போது கருந்துளைகளை மேலும் செறிந்த இயற்பியல் விவரத்தில் ஆய்வு செய்வதற்கான முறையை வரையறுப்பதில் உதவுகிறது.

உலகளாவிய கண்காணிப்பகங்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட கூட்டு மைல்கல்

இந்தத் திட்டம் முன்னணி வானியலின் சர்வதேச மற்றும் பல-கருவி தன்மையையும் பிரதிபலிக்கிறது. மூல உரை, சீன அறிவியல் அகாடமியின் ரேடியோ வானியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப முக்கிய ஆய்வகத்திலிருந்து, ட்சுகுபா பல்கலைக்கழகம், INAF ரேடியோ வானியல் நிறுவனம், CSIS அண்டாலூசியன் வானியல் நிறுவனம், மற்றும் மாக்ஸ் பிளாங்க் ரேடியோ வானியல் நிறுவனம் உள்ளிட்டவற்றின் பங்களிப்பாளர்களை குறிப்பிடுகிறது. மிக நீளமான அடிப்படைக் கோடு இடையீட்டு அளவீட்டில் இத்தகைய பரப்பு வழக்கமானது; மிகப் பெரிய தூரங்களில் பிரிந்துள்ள கண்காணிப்பகங்கள் ஒன்றாகச் சேர்ந்து பூமி அளவிலான ஒரே கருவியாகச் செயல்படுகின்றன.

தொழில்நுட்ப சாதனை தரவைச் சேகரிப்பதில் மட்டும் இல்லை; மாறுபட்ட வசதிகள் மற்றும் அதிர்வெண்களில் இருந்து பெறப்பட்ட கண்காணிப்புகளை ஒரே மாதிரியான, இடவியல் ரீதியாக தீர்க்கப்பட்ட பகுப்பாய்வாக இணைப்பதில் உள்ளது. கருந்துளை ஆராய்ச்சி இந்நோக்கில் மேலும் நகர்ந்து வருகிறது: வெறும் கூர்மையான படங்களை உருவாக்குவதிலிருந்து அல்ல, அவற்றிலிருந்து அதிகமான இயற்பியல் அர்த்தத்தைப் பெறுவதற்காக.

சின்னமாகிய படத்திலிருந்து மேலும் கூர்மையான இயற்பியல் புரிதலுக்கு

M87-இன் கருந்துளையின் முதல் படம், வானியல் குறித்த பொதுப் பார்வையை மாற்றியது; ஏனெனில் புகழ்பெற்ற, காண முடியாத ஒரு பொருளை அது திடீரென ملمூலமானதாக மாற்றியது. இந்த புதிய முடிவு காட்சி ரீதியாக குறைவான நாடகத் தன்மை கொண்டதாயினும், அறிவியல் ரீதியாக அது அதே அளவு முக்கியமானதாக இருக்கலாம். நிகழ்வு-கிடைமட்ட அளவிலான கண்காணிப்புகள், நிழல் போன்ற அமைப்பு இருப்பதை வெறுமனே உறுதிப்படுத்துவதற்குப் பதிலாக, மாறும் இயற்பியல் நிலைகளை வரைபடமாக்கும் நிலைக்கு வானியலாளர்கள் நுழைகிறார்கள் என்பதை இது சுட்டிக்காட்டுகிறது.

அந்த மாற்றம் முக்கியமானது. தானே-உறிஞ்சுதல் எங்கு மேலோங்குகிறது, வெளியீடு எங்கு ஒளியியல் ரீதியாக மெல்லியதாகிறது, இந்நிலைகள் தூரத்துடன் எப்படி மாறுகின்றன என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் எவ்வளவு துல்லியமாகக் கண்காணிக்க முடியுமோ, அவ்வளவு கடுமையாக அவர்கள் கருந்துளைச் சூழல்களின் கோட்பாடுகளைச் சோதிக்க முடியும். M87 மிகத் தொலைவில் மற்றும் மிகுந்த அதிதீவிர நிலையில் இருப்பதால், ஒரே ஒரு காட்சிப்படத்தில் அதை புரிந்துகொள்ள முடியாது. ஆனால் நிகழ்வு-கிடைமட்ட அளவிலான வரைகலை வரைபடத்துடன், வானியலாளர்கள் ஒரு வரலாற்றுச் சிறப்பு மிக்க படத்தை மேலும் முழுமையான இயற்பியல் சித்திரமாக மாற்றுவதற்குக் கூடுதலாக அருகே செல்கின்றனர்.

இந்தக் கட்டுரை Universe Today வெளியிட்ட செய்தியை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.