चर्चा में क्यों?
एक भारतीय शोध अध्ययन में इस बात के प्रमाण मिले हैं कि एक्रीशन डिस्क (accretion disc) से विकिरण दो ब्लेज़र (blazars) के एक्स-रे (X-rays) में योगदान कर सकता है। 25 सितंबर को विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (Department of Science and Technology) द्वारा हाइलाइट (highlighted) किया गया, यह काम दो अंतरिक्ष उपकरणों से एक साथ टिप्पणियों को जोड़ता है। एक ब्लेज़र (blazar) एक सक्रिय आकाशगंगा है जिसका शक्तिशाली जेट (jet) लगभग पृथ्वी की ओर इशारा करता है, जिससे जेट (jet) असाधारण रूप से उज्ज्वल दिखाई देता है। वह चमक अपने केंद्रीय ब्लैक होल (black hole) के आसपास प्रणाली के अन्य हिस्सों को छिपा सकती है। अपेक्षाकृत शांत अवस्थाओं की जांच करके, शोधकर्ताओं ने एक अतिरिक्त घटक द्वारा बेहतर स्पष्ट किए गए स्पेक्ट्रा (spectra) को पाया। वे मार्केरियन 501 (Markarian 501) के लिए एक रिपोर्ट (reported) किए गए पहले संकेत सहित संभावित डिस्क (disc) उत्सर्जन के रूप में इसकी व्याख्या करते हैं, लेकिन उस व्याख्या की पुष्टि करने के लिए आगे की टिप्पणियों की आवश्यकता है।
एक आकाशगंगा को "सक्रिय" ("active") क्या बनाता है?
कई आकाशगंगाओं के केंद्र में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल (supermassive black hole) होता है। एक ब्लैक होल (black hole) केवल अस्तित्व से चमकदार नहीं हो जाता है। उज्ज्वल गतिविधि तब होती है जब आस-पास का पदार्थ अपने चारों ओर के वातावरण में घूमते हुए ऊर्जा छोड़ता है। सामग्री एक्रीशन डिस्क (accretion disc) में इकट्ठा हो सकती है, एक घूर्णन संरचना जिसके माध्यम से पदार्थ अंदर की ओर बढ़ता है। जिस विकिरण का अध्ययन किया जा रहा है वह इस वातावरण से आता है, न कि ब्लैक होल (black hole) के इंटीरियर (interior) से भागने वाले प्रकाश से।
कुछ सक्रिय गैलेक्टिक (galactic) नाभिक भी तेजी से बढ़ते कणों के संकीर्ण जेट (jets) का उत्पादन करते हैं। जब एक जेट (jet) हमारी दृष्टि की रेखा के करीब निर्देशित होता है, तो वस्तु को ब्लेज़र (blazar) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। प्रकाश की गति के पास की गति उस दिशा में एक पर्यवेक्षक को जेट (jet) कितनी उज्ज्वल दिखाई देती है, इसे बढ़ा देती है। इसलिए अभिविन्यास असाधारण उपस्थिति को समझाने में मदद करता है। इसका मतलब यह नहीं है कि पृथ्वी वस्तु के विशिष्ट रूप से करीब है या कि हर सक्रिय आकाशगंगा एक ब्लेज़र (blazar) है।
डिस्क को देखना मुश्किल क्यों हो सकता है
चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से आगे बढ़ने वाले तेज आवेशित कण सिंक्रोट्रॉन (synchrotron) विकिरण का उत्सर्जन करते हैं। यह प्रक्रिया जेट (jet) के उत्पादन में दृढ़ता से योगदान करती है। यदि जेट (jet) मापे गए प्रकाश पर हावी है, तो कमजोर घटकों को अलग करना मुश्किल हो जाता है। जेट (jet) की चमक में कमी उन घटकों की जांच करने का एक बेहतर अवसर पैदा कर सकती है, भले ही पूरी वस्तु तब फीकी दिखाई दे। इस सेटिंग (setting) में, एक शांत स्थिति जानकारी प्रदान कर सकती है जो एक नाटकीय भड़कना अस्पष्ट कर देती है।
शोधकर्ताओं ने चार प्रसिद्ध उच्च-ऊर्जा स्रोतों का अध्ययन किया: मार्केरियन 421 (Markarian 421), मार्केरियन 501 (Markarian 501), पीजी 1553+113 (PG 1553+113) और पीकेएस 2155-304 (PKS 2155-304)। वे ब्लेज़र (blazars) के बीएल लैसर्टी (BL Lacertae) वर्ग से संबंधित हैं, जिन्हें उनके स्पेक्ट्रा (spectra) में कमजोर या अनुपस्थित प्रमुख उत्सर्जन लाइनों (lines) के लिए जाना जाता है। ये कैटलॉग (catalogue) नाम विशेष खगोलीय पिंडों की पहचान करते हैं। वे चार नई खोजी गई आकाशगंगाएं या चार नए बने ब्लैक होल (black holes) नहीं हैं।
दो उपकरण एक व्यापक दृश्य प्रदान करते हैं
यह काम नैनीताल (Nainital) में आर्यभट्ट रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ ऑब्जर्वेशनल साइंसेज (Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences) में रिया भौमिक (Riya Bhowmick) और आलोक सी. गुप्ता (Alok C. Gupta) द्वारा किया गया था। यह न्यूट्रॉन स्टार इंटीरियर कंपोजिशन एक्सप्लोरर (Neutron star Interior Composition Explorer), जिसे NICER के नाम से जाना जाता है, और न्यूक्लियर स्पेक्ट्रोस्कोपिक टेलीस्कोप ऐरे (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), या NuSTAR का उपयोग करता है। दोनों संयुक्त राज्य अमेरिका (United States) के नेशनल एरोनॉटिक्स एंड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन (National Aeronautics and Space Administration), NASA से जुड़े हैं। वे एक्स-रे (X-ray) रेंज (range) के विभिन्न लेकिन पूरक भागों का निरीक्षण करते हैं।
NICER अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (International Space Station) पर स्थापित है और कम-ऊर्जा (lower-energy), या "सॉफ्ट" ("soft"), एक्स-रे (X-ray) माप की आपूर्ति करता है। NuSTAR उच्च-ऊर्जा (higher-energy), या "हार्ड" ("hard"), एक्स-रे (X-rays) को देखता है। ये लेबल (labels) फोटॉन (photon) ऊर्जा को संदर्भित करते हैं, विकिरण की भौतिक बनावट को नहीं। दोनों उपकरणों का उपयोग करने से शोधकर्ताओं को किसी भी डेटासेट (dataset) की तुलना में एक व्यापक सीमा में सिग्नल (signal) के आकार की जांच करने में मदद मिलती है।
एक साथ अवलोकन महत्वपूर्ण है क्योंकि ब्लेज़र (blazars) भिन्न होते हैं। एक राज्य से कम ऊर्जा वाले माप को दूसरे राज्य से उच्च ऊर्जा वाले माप के साथ जोड़ने से भ्रामक स्पेक्ट्रम (spectrum) बन सकता है। एक स्पेक्ट्रम (spectrum) दिखाता है कि ऊर्जा में पता चला विकिरण कैसे वितरित किया जाता है। समय के साथ टिप्पणियों का मिलान करना यह पूछना अधिक सार्थक बनाता है कि क्या कोई भौतिक स्पष्टीकरण संपूर्ण वितरण में फिट (fits) बैठता है।
विश्लेषण में क्या पाया गया
टीम (team) ने 13 युग्मित स्पेक्ट्रा (spectra) का विश्लेषण किया। जेट-संबंधित (jet-related) उत्सर्जन का वर्णन करने के लिए आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले एक घुमावदार मॉडल (model) ने सात को पर्याप्त रूप से फिट (fitted) किया। मार्केरियन 421 (Markarian 421) के चार स्पेक्ट्रा (spectra) और मार्केरियन 501 (Markarian 501) के दो को एक संतोषजनक फिट (fit) के लिए एक अतिरिक्त घटक की आवश्यकता थी। ये मामले तब हुए जब स्रोत मध्यम-से-निम्न (moderate-to-low) या निम्न राज्यों में थे। लेखकों ने एक्रीशन डिस्क (accretion disc) से विकिरण के अनुरूप साक्ष्य के रूप में अतिरिक्त योगदान की व्याख्या की।
यह ऊर्जा वितरण से एक निष्कर्ष है, न कि डिस्क (disc) की एक सीधी तस्वीर। यह अंतर इसलिए मायने रखता है क्योंकि एक मॉडल (model) को फिट (fitting) करने में इस बारे में धारणाएं शामिल हैं कि विभिन्न प्रक्रियाएं कैसे विकिरण पैदा करती हैं। अध्ययन का मूल्य यह है कि यह एक पैटर्न (pattern) की पहचान करता है जिसके लिए स्पष्टीकरण की आवश्यकता होती है और एक प्रशंसनीय घटक का परीक्षण करता है। भौतिक उत्पत्ति की पुष्टि करने के लिए आगे की टिप्पणियों और वैकल्पिक स्पष्टीकरण के साथ तुलना करने की आवश्यकता है।
शोधकर्ताओं ने कुछ मार्केरियन 421 (Markarian 421) स्पेक्ट्रा (spectra) में एक अस्पष्टीकृत विशेषता का भी उल्लेख किया। उन्होंने स्पष्ट रूप से अनुमति दी कि यह आकाशगंगा के बजाय उपकरण या पृष्ठभूमि से उत्पन्न हो सकता है। इसलिए डेटा (data) में दिखाई देने वाली विशेषता स्वचालित रूप से एक नया रासायनिक हस्ताक्षर या आकाशीय घटना नहीं है। खगोलीय सिग्नल (signal) को मापन प्रणाली से अलग करना वैज्ञानिक परिणाम का हिस्सा है, न कि कोई वैकल्पिक योग्यता।
यहां "उच्च-ऊर्जा" ("high-energy") का क्या अर्थ है
इन पिंडों को तेरा-इलेक्ट्रॉनवोल्ट (tera-electronvolt) ब्लेज़र (blazars) के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि वे अत्यंत ऊर्जावान गामा-रे (gamma-ray) फोटॉन (photons) उत्सर्जित करते हैं। एक तेरा-इलेक्ट्रॉनवोल्ट (tera-electronvolt) एक ट्रिलियन (trillion) इलेक्ट्रॉनवोल्ट (electronvolts), ऊर्जा की एक इकाई के बराबर होता है। विवरण फोटॉन (photon) ऊर्जा को संदर्भित करता है, न कि पूरी आकाशगंगा के तापमान या इसके जेट (jet) की कुल शक्ति को। वर्तमान अध्ययन समान व्यापक प्रणालियों की जांच के लिए एक्स-रे (X-rays) की जांच करता है; यह कोई दावा नहीं है कि एक्स-रे (X-rays) और गामा किरणें (gamma rays) विनिमेय माप हैं।
डिस्क (disc) और जेट (jet) उत्सर्जन के बीच संतुलन को समझने से यह समझाने में मदद मिल सकती है कि पदार्थ ब्लैक होल (black hole) को कैसे खिलाता है और इसके परिवेश को शक्ति प्रदान करता है। उस संबंध का अध्ययन करना मुश्किल होता है जब एक घटक दूसरों पर हावी हो जाता है। विभिन्न चमक अवस्थाओं के दौरान बार-बार अवलोकन इस बात का परीक्षण करने का एक तरीका प्रदान करते हैं कि क्या प्रस्तावित डिस्क (disc) सिग्नल (signal) फिर से आता है। अवलोकनों में सहमति से केवल एक असामान्य स्पेक्ट्रम (spectrum) की तुलना में व्याख्या अधिक मजबूत होगी।
निष्कर्ष
अध्ययन एक ब्लेज़र (blazar) के सामान्य रूप से छिपे हुए हिस्से की जांच करने के लिए चमक में बदलाव का उपयोग करता है। इसका केंद्रीय खोज शांत जेट (jet) राज्यों के दौरान एक्रीशन-डिस्क (accretion-disc) योगदान के अनुरूप साक्ष्य है, न कि हर ब्लेज़र (blazar) के बारे में कोई तय दावा। अगला परीक्षण यह है कि क्या आगे के अवलोकन सिग्नल (signal) को पुन: पेश करते हैं और इसे वैकल्पिक या वाद्य प्रभावों से अलग करते हैं। इस तरह एक दिलचस्प वर्णक्रमीय पैटर्न (pattern) सिस्टम (system) की भौतिकी का एक अधिक सुरक्षित खाता बन सकता है।