NASA-வின் IXPE, 2,000 ஆண்டுகள் பழமையான சூப்பர்நோவாவின் விரிவாக்க மர்மத்தைத் தீர்த்தது

ஒரு பழமையான வெடிப்பின் ஒளி, மீண்டும் ஆய்வு செய்யப்படுகிறது

தெற்கு நட்சத்திரக்கூட்டமான Circinus-இல் எங்கோ, ஒரு நட்சத்திர வெடிப்பிலிருந்து வந்த ஒளி சுமார் 2,000 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு முதன்முதலாக பூமியை வந்தடைந்தது. சீன வானியலாளர்கள் 185 CE-இல் அந்த நிகழ்வை பதிவு செய்தனர், இதுவே வரலாற்றில் பதிவான மிகப் பழமையான supernova ஆகும். அந்த வெடிப்பின் எச்சமான RCW 86, விண்வெளி வானியலின் தொடக்க காலத்திலிருந்தே அனைத்து முக்கிய X-ray observatory-களாலும் ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது, மேலும் அது மீண்டும் மீண்டும் எதிர்பார்ப்புகளை குழப்பியுள்ளது. NASA-வின் Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE)-இன் புதிய பார்வை, இப்போது அந்த எச்சத்தின் மிகவும் புதிரான நடத்தை ஒன்றின் பின்னுள்ள இயற்பியல் செயன்முறையை வெளிப்படுத்தியுள்ளது.

NASA இந்த வாரம் அறிவித்த இந்த கண்டுபிடிப்பு, RCW 86-ன் வெளிப்புற விளிம்பில் ஆய்வாளர்கள் "reflected shock effect" என்று அழைக்கும் ஒன்றை அடையாளம் காண்கிறது. IXPE தரவுகளில் இந்த நிகழ்வு, எச்சத்தின் வேகமான வெளிப்புற விரிவு நின்றுவிட்டதாகத் தோன்றும் துல்லியமான இடத்தில், தனித்துவமான polarization signature ஆக தோன்றுகிறது.

RCW 86-ஐ அசாதாரணமாக மாற்றிய வெற்றிடம்

IXPE என்ன கண்டுபிடித்தது என்பதை புரிந்துகொள்ள, முதலில் RCW 86 ஏன் அசாதாரணமாகக் கருதப்பட்டது என்பதை அறிதல் உதவும். ஒரு பெரும் நட்சத்திரம் supernova வெடிப்பில் தனது வாழ்க்கையை முடிக்கும் போது, அது சுற்றியுள்ள interstellar medium-இல் பரவும் shock wave-ஆகப் பொருட்களை வெளியே தூக்கிவிடுகிறது. அந்த விரிவின் வேகம் shock wave சந்திக்கும் பொருளின் அடர்த்தியைப் பொறுத்தது — அடர்த்தியான பொருள் அதைக் குன்றச்செய்யும், குறைந்த அடர்த்தியுள்ள பொருள் அதனை வேகமாக விரிவடையச் செய்யும்.

Chandra X-ray Observatory முன்பே RCW 86-ஐச் சுற்றி ஒரு அசாதாரண அம்சத்தை கண்டறிந்திருந்தது: அந்த எச்சம் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த அடர்த்தியுள்ள வாயுவின் ஒரு பெரிய cavity-யால் சூழப்பட்டுள்ளது; இது வெடிப்பதற்கு முன் பல ஆயிரம் ஆண்டுகளில் progenitor star-இன் stellar winds மூலம் உருவாக்கப்பட்டதாக கருதப்படுகிறது. அந்த cavity, வழக்கமான interstellar சூழ்நிலைகளில் இருந்ததை விட shock wave-ஐ மிக வேகமாக விரிவடையச் செய்தது. இதுவே 2,000 ஆண்டுகள் பழமையான remnant-க்கு RCW 86 எதிர்பாராத அளவுக்கு பெரியதாகத் தோன்றுவதையும், இளம் supernova remnant-களுக்குச் சாதாரணமான சுமார் கோள வடிவத்துக்கு மாறாக அதன் வடிவம் ஏன் ஒழுங்கற்றதாக இருக்கிறது என்பதையும் விளக்குகிறது.

விளிம்பில் IXPE கண்டது என்ன

Chandra-வின் பார்வைகளுக்குப் பிறகு மீதமிருந்த கேள்வி, விரிந்து சென்ற shock wave அந்த cavity-யின் விளிம்பை எட்டியபோது என்ன நடந்தது என்பதாகும். X-ray-களின் தீவிரத்தை மட்டும் அல்லாமல் அவற்றின் electric field-இன் திசையையும் அளவிடும் IXPE-இன் X-ray polarimetry திறன், இதற்கு பதில் அளிக்க ஒரு கருவியை வழங்குகிறது; இதை முந்தைய X-ray mission-களால் செய்ய முடியவில்லை.

supernova remnant-களிலிருந்து வரும் polarized X-ray emission, அதிக ஆற்றலுள்ள electron-கள் magnetic field line-களைச் சுற்றி சுழலும் போது உருவாகிறது; இதை synchrotron radiation என்று அழைக்கின்றனர். polarization pattern, magnetic field-இன் வடிவவியல் மற்றும் shock-இன் திசை பற்றிய தகவலைக் குறியிடுகிறது. ஒரு shock wave, cavity-யின் விளிம்பு போன்ற அடர்த்தியான பொருளின் சுவரைத் தாக்கும்போது, அந்த வடிவவியல் IXPE கண்டறியக்கூடிய வகையில் மாறுகிறது.

புதிய IXPE கண்காணிப்புகளின் மீது அணியின் பகுப்பாய்வு, RCW 86-ன் வெளிப்புற விளிம்பில் அதே சின்னத்தைத் துல்லியமாகக் காட்டுகிறது: அந்த பகுதியில் polarization pattern, ஒரு reflected shock-க்கு ஏற்ப பொருந்துகிறது — அது cavity wall-இலிருந்து திரும்பிப் பாய்ந்து, இப்போது வெளிப்புறமாகவும் உள்புறமாகவும் பரவி வருகிறது. இந்த reflected component, வெளிப்புற விரிவு நிறுத்தப்பட்டதைக் காட்டும் கண்காணிப்பை விளக்குகிறது, மேலும் Chandra-வின் பார்வைகள் விட்டுவைத்த இயற்பியல் படத்தில் இருந்த வெற்றிடத்தையும் நிரப்புகிறது.

பல observatory-கள் இணைந்து முழுமையான படம்

இந்த கண்டுபிடிப்புடன் வெளியிடப்பட்ட composite image, வெவ்வேறு wavelength-களிலும் வெவ்வேறு detection capability-களிலும் இயங்கும் பல observatory-களின் தரவை ஒன்றிணைப்பதன் வலிமையை காட்டுகிறது. IXPE shock geometry-யை வெளிப்படுத்தும் polarized X-ray map-ஐ வழங்குகிறது. Chandra மற்றும் ESA-வின் XMM-Newton, மிகச் சூடான shock-heated gas-இன் பகிர்மானத்தை காட்டும் high-energy X-ray data-ஐ வழங்குகின்றன. குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட X-ray data, குளிர்ந்த circumstellar material-ஐ கண்காணிக்கிறது. NSF-ன் NOIRLab-இன் optical starfield, பின்னணி வானில் spatial context-ஐ வழங்குகிறது.

ஒவ்வொரு dataset-மும் அதே இயற்பியல் அமைப்பின் வேறொரு அம்சத்தை வெளிப்படுத்துகிறது, மேலும் இந்த சேர்க்கை எந்த ஒரு observatory-யும் தனித்து வழங்க முடியாத அளவுக்கு முழுமையான இயற்பியல் விளக்கத்தை உருவாக்குகிறது. பல wavelength அணுகுமுறை high-energy astrophysics-இல் வழக்கமான நடைமுறையாகிவிட்டது, மேலும் 2021-இல் mission தொடங்கியதிலிருந்து IXPE-இன் தனித்துவமான polarimetric திறன், முன்பு எட்ட முடியாத magnetic field geometry பற்றிய தகவலை தொடர்ந்து சேர்த்துக் கொண்டிருக்கிறது.

supernova remnant-கள் ஏன் முக்கியம்

பல தசாப்தங்களாக நீடித்த astrophysical புதிரைத் தீர்த்ததன் உள்ளார்ந்த ஆர்வத்தைத் தாண்டி, RCW 86 மற்றும் அதைப் போன்ற remnant-கள் முக்கியமானவை; ஏனெனில் supernova-கள் தான் விண்மண்டலம் நட்சத்திர மையங்களில் உருவாகும் கனமான மூலக்கூறுகளைப் பகிரும் வழியாகும். மனித எலும்புகளில் உள்ள calcium, இரத்தத்தில் உள்ள iron, மற்றும் வளிமண்டலத்தில் உள்ள oxygen ஆகியவற்றின் ஒவ்வொரு atom-உம் ஒருகாலத்தில் ஒரு நட்சத்திரத்தின் உள்ளே உருவாகி, இப்படிப்பட்ட வெடிப்பின் மூலம் பரவியது. supernova shock wave-களின் இயற்பியல் — அவை எவ்வாறு விரிகின்றன, அடர்த்தி மாற்றங்களில் என்ன நடக்கிறது, cosmic ray-களை எவ்வாறு வேகப்படுத்துகின்றன — என்பவற்றைப் புரிந்துகொள்வது, விண்மண்டலங்களின் வேதியியல் பரிணாமம் மற்றும் உயிரின் மூலப்பொருட்களின் தோற்றம் பற்றிய கேள்விகளுடன் நேரடியாக இணைகிறது.

RCW 86 ஒரு அசாதாரணமாக நன்றாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட case study-யாகவும் உள்ளது, ஏனெனில் வரலாற்றுப் பதிவுகள் அதன் வெடிப்பை சில தசாப்தங்களுக்குள் தேதியிட்டுள்ளன. பெரும்பாலான supernova remnant-கள் உறுதியான தேதியின்றி அடையாளம் காணப்படுகின்றன, அதனால் வயது அடிப்படையிலான பகுப்பாய்வுகள் உறுதியற்றவையாகின்றன. சீன court astronomers-இன் 185 CE பதிவு ஒரு காலவரிசை anchor-ஐ வழங்குகிறது; இது remnant-ன் தோற்றத்திலிருந்து ஊகிப்பதைவிட, அறியப்பட்ட காலக்கோட்டுடன் மாதிரிகளைச் சோதிக்க ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு உதவுகிறது.

IXPE-இன் தொடரும் mission

IXPE என்பது NASA மற்றும் Italian Space Agency (ASI)-இன் கூட்டு mission ஆகும், இதில் 12 நாடுகளின் அறிவியல் பங்கேற்பு உள்ளது. இது 2021 டிசம்பரில் NASA-வின் Kennedy Space Center-இலிருந்து SpaceX Falcon 9 rocket-இல் ஏவப்பட்டது, மேலும் Alabama-வின் Huntsville-இல் உள்ள NASA-வின் Marshall Space Flight Center-இலிருந்து இயக்கப்படுகிறது. இந்த observatory இப்போது supernova remnant-கள், black hole systems, neutron stars, மற்றும் magnetars உள்ளிட்ட 100-க்கும் அதிகமான X-ray sources-ஐக் கவனித்துள்ளது. அதன் polarimetric data, இவ்வமைப்புகளில் பலவற்றில் particle acceleration mechanisms குறித்த நீண்டநாள் கேள்விகளைத் தீர்த்துள்ளது, மேலும் RCW 86 முடிவு, இந்த குறிப்பிட்ட measurement capability தேவைப்படும் கண்டுபிடிப்புகளின் தொடரை மேலும் முன்னெடுக்கிறது.

இந்த கட்டுரை NASA-வின் செய்தியறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூல கட்டுரையைப் படிக்கவும்.