समाचार में क्यों?
भारतीय शोधकर्ताओं ने प्रमुख फ्लेयर्स (flares) से कुछ घंटे पहले छोटी सौर चमक पाई। ये घटनाएँ उन स्थानों के पास केंद्रित थीं जहाँ बाद में बड़े विस्फोट शुरू हुए। 3 Aditya-L1 उपकरणों ने एक साथ अल्ट्रावायलेट (ultraviolet) और एक्स-रे (X-ray) अवलोकन प्रदान किए। यह अध्ययन फ्लेयर की शुरुआत और भविष्य के पूर्वानुमान की समझ में सुधार कर सकता है।
Solar flare क्या है
Solar flare सूर्य से इलेक्ट्रोमैग्नेटिक विकिरण (electromagnetic radiation) का अचानक फटना है। यह तब शुरू होता है जब तनावपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र (magnetic fields) संग्रहीत ऊर्जा छोड़ते हैं। चुंबकीय पुनर्संयोजन (Magnetic reconnection) तेजी से उनकी संरचना को बदल सकता है। प्लाज्मा (Plasma) फिर गर्म होता है और कण तेज हो जाते हैं।
फ्लेयर्स रेडियो, दृश्य (visible), अल्ट्रावायलेट और एक्स-रे तरंग दैर्ध्य (wavelengths) में उत्सर्जित होते हैं। मजबूत विकिरण लगभग 8 मिनट में पृथ्वी तक पहुंचता है। पृथ्वी का वायुमंडल अधिकांश हानिकारक तरंग दैर्ध्य को अवशोषित कर लेता है। अंतरिक्ष यान और ऊपरी वायुमंडल उजागर रहते हैं।
एक फ्लेयर coronal mass ejection के समान नहीं है। बाद वाला चुंबकीय प्लाज्मा को अंतरिक्ष में फेंकता है। दोनों एक साथ हो सकते हैं, लेकिन कोई भी अकेले हो सकता है। इसलिए उनके प्रभाव और आगमन का समय अलग-अलग होता है।
Aditya-L1 उपकरण
Aditya-L1 भारत की पहली समर्पित सौर वेधशाला है। यह पहले सूर्य-पृथ्वी लैग्रेंज बिंदु (Lagrange point) के आसपास संचालित होता है। यह स्थिति नियमित पृथ्वी ग्रहण के बिना लगभग निरंतर अवलोकन की अनुमति देती है। यह पृथ्वी से सूर्य की ओर लगभग 15 लाख किलोमीटर दूर स्थित है।
Solar Ultraviolet Imaging Telescope को SUIT कहा जाता है। यह 11 नियर-अल्ट्रावायलेट फिल्टर (near-ultraviolet filters) के माध्यम से सौर डिस्क की छवि बनाता है। विभिन्न फिल्टर ऊपरी प्रकाशमंडल (photosphere) और क्रोमोस्फीयर (chromosphere) का नमूना लेते हैं। पृथ्वी का वायुमंडल ग्राउंड टेलीस्कोप से इस विकिरण के अधिकांश हिस्से को रोकता है।
Solar Low Energy X-ray Spectrometer को SoLEXS के रूप में छोटा किया गया है। High Energy L1 Orbiting X-ray Spectrometer को HEL1OS कहा जाता है। वे निम्न और उच्च-ऊर्जा वाले एक्स-रे को मापते हैं। एक साथ, उपकरण कई वायुमंडलीय परतों में गतिविधि को जोड़ते हैं।
अध्ययन में क्या पाया गया
शोधकर्ताओं ने SUIT के मैग्नीशियम फिल्टर (magnesium filters) के माध्यम से कई फ्लेयर्स की जांच की। उन्होंने प्रमुख घटनाओं से पहले कई छोटी, अल्पकालिक चमक का पता लगाया। वही स्थान दो समान अल्ट्रावायलेट चैनलों में दिखाई दिए। कुछ चमक ने एक्स-रे हस्ताक्षर (X-ray signatures) भी तैयार किए।
ये घटनाएं चुंबकीय रूप से सक्रिय क्षेत्रों (magnetically active regions) में हुईं। वे बाद के फ्लेयर स्थान के आसपास केंद्रित थे। बार-बार छोटे रिलीज धीरे-धीरे पहले से ही तनावपूर्ण क्षेत्र को परेशान कर सकते हैं। वह व्याख्या निचले-वायुमंडल की गतिविधि को कोरोनल ऊर्जा रिलीज के साथ जोड़ती है।
The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ने विश्लेषण प्रकाशित किया। शोधकर्ता Manipal Academy of Higher Education और भारतीय संस्थानों से आए थे। यह काम पहले व्यवस्थित बहु-उपकरण Aditya-L1 प्री-फ्लेयर अध्ययनों में से एक है। यह मिशन के वैज्ञानिक समन्वय (scientific coordination) को प्रदर्शित करता है।
विभिन्न तरंग दैर्ध्य क्यों मायने रखते हैं
प्रकाशमंडल (photosphere) सूर्य की दृश्यमान सतह है। क्रोमोस्फीयर (chromosphere) इसके ऊपर स्थित है। बहुत अधिक गर्म कोरोना विस्तारित बाहरी वायुमंडल बनाता है। एक फ्लेयर इन जुड़ी हुई परतों के पार ऊर्जा और कणों को ले जाता है।
अल्ट्रावायलेट छवियां निचले वायुमंडल में कॉम्पैक्ट हीटिंग (compact heating) दिखाती हैं। एक्स-रे ऊंचे ऊपर गर्म प्लाज्मा और ऊर्जावान प्रक्रियाओं को प्रकट करते हैं। एक साथ समय-सारणी संयोग से संबंधित घटनाओं को अलग करने में मदद करती है। यह यह भी दिखा सकता है कि ऊर्जा रिलीज कैसे विकसित होती है।
SUIT के मैग्नीशियम-II h और k फिल्टर (magnesium-II h and k filters) समान क्रोमोस्फेरिक ऊंचाइयों का नमूना लेते हैं। उनका समझौता पहचान में विश्वास में सुधार करता है। एक्स-रे समकक्ष (X-ray counterparts) चुंबकीय ऊर्जा रिलीज के मजबूत सबूत प्रदान करते हैं। हर अल्ट्रावायलेट चमक ने एक समान एक्स-रे प्रतिक्रिया नहीं दिखाई।
फ्लेयर कक्षाएं और संभावित प्रभाव
वैज्ञानिक फ्लेयर्स को A, B, C, M या X के रूप में वर्गीकृत करते हैं। प्रत्येक अक्षर पीक एक्स-रे फ्लक्स (peak X-ray flux) में 10 गुना वृद्धि को दर्शाता है। एक्स-क्लास (X-class) की घटनाएं सबसे मजबूत श्रेणी हैं। संख्याएं प्रत्येक वर्ग को आगे विभाजित करती हैं।
मजबूत फ्लेयर्स पृथ्वी के सूर्य के प्रकाश वाले हिस्से पर उच्च-आवृत्ति वाले रेडियो संचार (high-frequency radio communication) को बाधित कर सकते हैं। विकिरण उपग्रहों और अंतरिक्ष यात्रियों को भी प्रभावित कर सकता है। नेविगेशन संकेतों को आयनोस्फेरिक (ionospheric) त्रुटियों का अनुभव हो सकता है। एक संबंधित coronal mass ejection बाद में एक भू-चुंबकीय तूफान (geomagnetic storm) चला सकता है।
भू-चुंबकीय तूफान (Geomagnetic storms) ऑरोरा (auroras) और पावर-सिस्टम तनाव पैदा कर सकते हैं। अकेले एक फ्लेयर स्वचालित रूप से वह तूफान नहीं बनाता है। पूर्वानुमानकर्ताओं को निकले हुए प्लाज्मा और उसकी चुंबकीय दिशा को ट्रैक करना चाहिए। स्पष्ट शब्दावली अतिरंजित चेतावनियों को रोकती है।
क्या चमक (brightenings) फ्लेयर की भविष्यवाणी कर सकती है?
निष्कर्ष एक आशाजनक अग्रदूत पैटर्न (precursor pattern) की पहचान करते हैं। एक उपयोगी पूर्वानुमान प्रणाली को फ्लेयर्स से पहले दोहराए गए उदाहरणों से अधिक की आवश्यकता होती है। इसे इसी तरह की चमक के साथ शांत अवधियों का भी अध्ययन करना चाहिए। वह तुलना झूठे-अलार्म दर (false-alarm rate) को निर्धारित करती है।
शोधकर्ताओं को कई सक्रिय क्षेत्रों में बड़े नमूनों की आवश्यकता है। सिग्नल को स्वचालित पहचान और near-real-time डेटा के साथ काम करना चाहिए। लीड टाइम और फ्लेयर की शक्ति का अलग से परीक्षण किया जाना चाहिए। उपकरण अंशांकन (Instrument calibration) स्थिर रहना चाहिए।
एक अग्रदूत (precursor) एक विश्वसनीय भविष्यवाणी के बिना भी भौतिक रूप से सार्थक हो सकता है। एक प्रमुख फ्लेयर के बिना कुछ चमक हो सकती है। कुछ फ्लेयर्स में भी पैटर्न का अभाव हो सकता है। वर्तमान अध्ययन पूर्वानुमान को आगे बढ़ाता है लेकिन इसे हल नहीं करता है।
बेहतर पूर्वानुमान क्यों मायने रखता है
उपग्रह ऑपरेटर संवेदनशील युद्धाभ्यास (sensitive manoeuvres) को स्थगित कर सकते हैं या उपकरणों की रक्षा कर सकते हैं। अंतरिक्ष यात्री बेहतर ढाल (shielding) की ओर बढ़ सकते हैं। रेडियो और नेविगेशन सेवाएं व्यवधान के लिए तैयारी कर सकती हैं। पावर ऑपरेटरों को व्यापक अंतरिक्ष-मौसम (space-weather) की स्थिति की निगरानी करने के लिए समय मिलता है।
भारत संचार, नेविगेशन और पृथ्वी अवलोकन (Earth-observation) उपग्रहों का संचालन करता है। घरेलू सौर अवलोकन वैज्ञानिक स्वतंत्रता और डेटा निरंतरता में सुधार करते हैं। अंतर्राष्ट्रीय साझाकरण वैश्विक पूर्वानुमान को मजबूत करता है। अंतरिक्ष का मौसम (Space weather) राष्ट्रीय सीमाओं को पार करता है।
Aditya-L1 लैग्रेंज बिंदु (Lagrange point) के पास सौर हवा और चुंबकीय क्षेत्रों का भी अवलोकन करता है। ये माप बाद में पृथ्वी-निर्देशित (Earth-directed) गड़बड़ी का आकलन करने में मदद करते हैं। दूरस्थ छवियां स्रोत दिखाती हैं, जबकि स्थानीय उपकरण गुजरने वाली सामग्री का नमूना लेते हैं। दोनों का संयोजन एक पूर्ण चेतावनी प्रणाली का समर्थन करता है।
एक अग्रदूत अभी तक एक भरोसेमंद चेतावनी नहीं है
चमक वैज्ञानिक रूप से आशाजनक है। पूर्वानुमान मूल्य (Forecast value) के लिए बड़े नमूने, शांत-अवधि की तुलना और मापे गए झूठे अलार्म (false alarms) की आवश्यकता होती है।
निष्कर्ष
Aditya-L1 अध्ययन छोटी क्रोमोस्फेरिक घटनाओं (chromospheric events) को बाद के फ्लेयर स्थानों से जोड़ता है। एक साथ अल्ट्रावायलेट और एक्स-रे डेटा उस संबंध को अधिक आश्वस्त करते हैं। परिणाम इस समझ में सुधार करता है कि तनावग्रस्त सौर क्षेत्र (stressed solar fields) ऊर्जा कैसे छोड़ते हैं। परिचालन भविष्यवाणी से पहले बहुत अधिक परीक्षण की आवश्यकता है। फिर भी, यह काम व्यावहारिक अंतरिक्ष-मौसम विज्ञान (practical space-weather science) में भारत के योगदान को मजबूत करता है।