अध्ययन: झिलमिलाती गामा किरण फटने को स्टारडस्ट और अस्थिर जेट गिरने से समझाया गया है

खगोल भौतिकीविदों ने किसी जेट के जन्म से लेकर घूर्णन करने वाले ब्लैक होल द्वारा उसके गिरने वाले तारे से दूर उसके उत्सर्जन तक के संपूर्ण विकास का पहला 3डी अनुकरण विकसित किया है।
सिमुलेशन से पता चलता है कि जैसे ही तारा ढह जाता है, उसकी सामग्री उस डिस्क पर गिरती है जो ब्लैक होल के चारों ओर घूमती है।
यह गिरती हुई सामग्री डिस्क को झुका देती है, और बदले में, जेट को झुका देती है, जो अपने मूल प्रक्षेपवक्र पर लौटने के लिए संघर्ष करते हुए लड़खड़ाता है।
डगमगाने वाला जेट लंबे समय से चले आ रहे रहस्य की व्याख्या करता है कि गामा किरण क्यों झपकाती है और दिखाती है कि ये फटने पहले की तुलना में भी दुर्लभ हैं।
चूंकि ये जेट गामा किरण विस्फोट (जीआरबी) उत्पन्न करते हैं – बिग बैंग के बाद से ब्रह्मांड में सबसे ऊर्जावान और चमकदार घटनाएं – सिमुलेशन ने प्रकाश के इन अजीब, तीव्र विस्फोटों पर प्रकाश डाला है।
उनके नए निष्कर्षों में लंबे समय से सवाल के लिए एक स्पष्टीकरण शामिल है कि क्यों जीआरबी रहस्यमय तरीके से शांत क्षणों द्वारा विरामित होते हैं – शक्तिशाली उत्सर्जन और एक शांत शांत शांति के बीच झपकी।
नए सिमुलेशन से यह भी पता चलता है कि जीआरबी पहले की तुलना में भी दुर्लभ हैं।
नया अध्ययन 29 जून को एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में प्रकाशित किया जाएगा।
यह किसी जेट के संपूर्ण विकास का पहला पूर्ण 3डी अनुकरण दर्शाता है – ब्लैक होल के पास उसके जन्म से लेकर ढहते तारे से निकलने के बाद उसके उत्सर्जन तक।
नया मॉडल बड़े पैमाने के जेट का अब तक का उच्चतम रिज़ॉल्यूशन सिमुलेशन भी है।
अध्ययन का नेतृत्व करने वाले नॉर्थवेस्टर्न के ओरे गॉटलिब ने कहा, “ये जेट ब्रह्मांड में सबसे शक्तिशाली घटनाएं हैं।”
“पिछले अध्ययनों ने यह समझने की कोशिश की है कि वे कैसे काम करते हैं, लेकिन वे अध्ययन कम्प्यूटेशनल पावर द्वारा सीमित थे और इसमें कई धारणाएं शामिल थीं।
हम जेट के पूरे विकास को शुरू से ही – उसके जन्म से लेकर ब्लैक होल तक – जेट की संरचना के बारे में कुछ भी ग्रहण किए बिना मॉडल करने में सक्षम थे।
हमने ब्लैक होल से उत्सर्जन स्थल तक जेट का अनुसरण किया और ऐसी प्रक्रियाएं पाईं जिन्हें पिछले अध्ययनों में अनदेखा किया गया है।”
गॉटलिब नॉर्थवेस्टर्न सेंटर फॉर इंटरडिसिप्लिनरी एक्सप्लोरेशन एंड रिसर्च इन एस्ट्रोफिजिक्स (CIERA) में रोथ्सचाइल्ड फेलो हैं।
उन्होंने नॉर्थवेस्टर्न के वेनबर्ग कॉलेज ऑफ आर्ट्स एंड साइंसेज में भौतिकी और खगोल विज्ञान के सहायक प्रोफेसर, सीआईईआरए सदस्य साशा त्चेखोवस्कॉय के साथ पेपर का सह-लेखन किया।
अजीब लड़खड़ाहट
ब्रह्मांड में सबसे चमकदार घटना, जीआरबी तब उभरती है जब एक विशाल तारे का कोर ब्लैक होल बनाने के लिए अपने ही गुरुत्वाकर्षण के तहत ढह जाता है।
जैसे ही गैस घूमते हुए ब्लैक होल में गिरती है, यह सक्रिय हो जाता है – एक जेट को ढहते हुए तारे में लॉन्च करता है।
जेट तारे को तब तक घूंसा मारता है जब तक कि वह प्रकाश की गति के करीब गति से तेज न हो जाए।
तारे से मुक्त होने के बाद, जेट एक चमकीला GRB उत्पन्न करता है।
गोटलिब ने कहा, “जेट एक जीआरबी उत्पन्न करता है जब यह तारे के आकार के लगभग 30 गुना या ब्लैक होल के आकार का दस लाख गुना तक पहुंच जाता है।”
“दूसरे शब्दों में, यदि ब्लैक होल समुद्र तट की गेंद के आकार का है, तो जेट को जीआरबी का उत्पादन करने से पहले फ्रांस के पूरे आकार में विस्तार करने की आवश्यकता है।”
इस पैमाने की विशालता के कारण, पिछले सिमुलेशन जेट के जन्म और बाद की यात्रा के पूर्ण विकास को मॉडल करने में असमर्थ रहे हैं।
मान्यताओं का उपयोग करते हुए, पिछले सभी अध्ययनों में पाया गया कि जेट एक अक्ष के साथ फैलता है और उस अक्ष से कभी विचलित नहीं होता है।
लेकिन गोटलिब के अनुकरण ने कुछ बहुत अलग दिखाया।
जैसे ही तारा एक ब्लैक होल में ढह जाता है, उस तारे से सामग्री ब्लैक होल के चारों ओर घूमने वाली चुंबकीय गैस की डिस्क पर गिरती है।
गिरने वाली सामग्री डिस्क को झुकाव का कारण बनती है, जो बदले में जेट को झुकाती है।
जैसे ही जेट अपने मूल प्रक्षेपवक्र के साथ पुन: संरेखित करने के लिए संघर्ष करता है, यह ढहने के अंदर डगमगाता है।
जीआरबी क्यों झपकाते हैं, इसके लिए यह लड़खड़ाहट एक नई व्याख्या प्रदान करती है।
शांत क्षणों के दौरान, जेट रुकता नहीं है – इसका उत्सर्जन पृथ्वी से दूर होता है, इसलिए दूरबीनें इसे आसानी से नहीं देख सकती हैं।
“जीआरबी से उत्सर्जन हमेशा अनियमित होता है,” गोटलिब ने कहा।
“हम उत्सर्जन में स्पाइक्स देखते हैं और फिर एक मौन समय जो कुछ सेकंड या उससे अधिक तक रहता है।
जीआरबी की पूरी अवधि लगभग एक मिनट है, इसलिए ये मौन समय कुल अवधि का एक नगण्य अंश हैं।
पिछले मॉडल यह समझाने में सक्षम नहीं थे कि ये शांत समय कहाँ से आ रहे हैं।
यह डगमगाना स्वाभाविक रूप से उस घटना की व्याख्या देता है।
हम जेट का निरीक्षण तब करते हैं जब वह हमारी ओर इशारा करता है।
लेकिन जब जेट हमसे दूर जाने के लिए लड़खड़ाता है, तो हम उसका उत्सर्जन नहीं देख सकते।
यह आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत का हिस्सा है।”
दुर्लभ हो जाता है दुर्लभ
ये डगमगाने वाले जेट जीआरबी की दर और प्रकृति में नई अंतर्दृष्टि भी प्रदान करते हैं।
हालांकि पिछले अध्ययनों का अनुमान है कि लगभग 1% कोलैप्सर जीआरबी का उत्पादन करते हैं, गोटलिब का मानना ​​​​है कि जीआरबी वास्तव में बहुत दुर्लभ हैं।
यदि जेट को एक अक्ष के साथ आगे बढ़ने के लिए विवश किया गया था, तो यह केवल आकाश के एक पतले टुकड़े को कवर करेगा – इसे देखने की संभावना को सीमित कर देगा।
लेकिन जेट की लड़खड़ाती प्रकृति का मतलब है कि खगोल भौतिकीविद जीआरबी को अलग-अलग झुकावों पर देख सकते हैं, जिससे उन्हें खोजने की संभावना बढ़ जाती है।
गॉटलीब की गणना के अनुसार, जीआरबी पूर्व की तुलना में 10 गुना अधिक देखने योग्य हैं