बाइनरी स्टार सिस्टम कैसे बनाते हैं? खगोलविदों अंत में रहस्य को सुलझाने

एक शानदार सुपरनोवा विस्फोट, जो हमारे सूर्य से एक अरब गुना अधिक चमकीला है, एक न्यूट्रॉन स्टार के जन्म को चिह्नित करता है जो अपने गर्म और घने साथी की परिक्रमा करता है। अब ये दो घने अवशेष लगभग एक अरब साल में एक दूसरे को सर्पिल में बदल रहे हैं, आखिरकार ब्रह्मांड में सबसे भारी ज्ञात तत्वों में से कुछ का विलय और उत्पादन कर रहे हैं।

विस्फोट आकाशगंगा में हमारे अपने मिल्की वे के समान था, लगभग 920 मिलियन प्रकाश-वर्ष दूर। कैलिफोर्निया में पालोमर वेधशाला के एक छोटे से टेलीस्कोप ने सुपरनोवा से पहले फोटोन का पता लगाया - जिसका नाम "iPTF 14gqr" था - विस्फोट के कुछ घंटों बाद, जब यह हमारे सूरज की सतह से 10 गुना अधिक गर्म था। जैसे ही सुपरनोवा की चमक अगले दो हफ्तों के दौरान विकसित हुई, खगोलविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने सूरज की 500 बार त्रिज्या के साथ एक बड़े पैमाने पर स्टार के लिए विस्फोट की उत्पत्ति का पता लगाने के लिए डेटा का उपयोग किया।

लेकिन यह केवल उस विशालकाय आकार का तारा नहीं था जिसने इस खोज को विशेष रूप से उल्लेखनीय बनाया था। असामान्य बात यह थी कि यह तारा सभी ज्ञात विस्फोट करने वाले विशालकाय सितारों में सबसे हल्का भी प्रतीत होता था। इस विशाल तारे ने अपने लगभग सभी द्रव्यमान लूट लिए थे, शायद घने परिक्रमा करने वाले साथी द्वारा। जब यह विस्फोट हुआ, तो इसने एक नवजात न्यूट्रॉन स्टार को पीछे छोड़ दिया जो अपने साथी की परिक्रमा करता रहा।

बाइनरी स्टार सिस्टम के गठन को समझना जिसमें दो सुपर घने सितारे एक दूसरे की परिक्रमा करते हैं हमेशा एक पहेली रहे हैं। इन घने बाइनरी स्टार सिस्टम को उत्पन्न करने वाले ये क्षणभंगुर सुपरनोवा दुर्लभ और मुश्किल दोनों हैं, क्योंकि वे जल्दी से आकाश में दिखाई देते हैं और गायब हो जाते हैं - एक विशिष्ट सुपरनोवा की तुलना में लगभग पांच गुना तेज।

"अल्ट्रा-स्ट्रिप्ड" सुपरनोवा का यह पहला अवलोकन, जिसे मेरे सहयोगियों और मैंने एक नए अध्ययन में विस्तार से बताया, न केवल इन प्रणालियों के निर्माण में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है, बल्कि इन अद्वितीय बड़े पैमाने पर सितारों के जीवन में अंतिम चरणों का भी पता चलता है मरने से पहले अपने सभी बड़े पैमाने पर लूट लिया।

एक लंबे समय के रहस्य को सुलझाने

सूरज के द्रव्यमान का आठ गुना से अधिक के साथ पैदा हुए सितारे अपने जीवन के अंत में ईंधन से बाहर निकलते हैं और गुरुत्वाकर्षण के आगे झुक जाते हैं - अपने आप में टकराकर और एक सुपरनोवा में विस्फोट होता है। जब ऐसा होता है, तो तारे की सभी बाहरी परतें - सूर्य के द्रव्यमान का कुछ गुना - बिखर जाती हैं।

जब मैंने अपने सलाहकार मानसी कासलीवाल के साथ एक नए स्नातक छात्र के रूप में काम करना शुरू किया, तो मैंने सुपरनोवा का अध्ययन करने का फैसला किया जो जल्दी से चमक में फीका हो जाता है। IPTF द्वारा खोजी गई घटनाओं के डेटाबेस को खनन करना, मैं iPTF 14gqr के पार आया, एक तेज़ी से लुप्त होती सुपरनोवा जिसे एक साल से अधिक समय पहले खोजा गया था लेकिन जिसका वास्तविक भौतिक स्वरूप रहस्यमय बना हुआ था।

डेटा हैरान कर रहे थे क्योंकि हमारे प्रारंभिक मॉडल ने सुझाव दिया था कि यह सुपरनोवा एक विशालकाय विशालकाय तारे की मृत्यु के कारण था, फिर भी अपने आप में विस्फोट काफी निराला था। यह सूर्य के द्रव्यमान का केवल पांचवां हिस्सा निकालता है, जबकि इसकी ऊर्जा केवल एक विशिष्ट सुपरनोवा का दसवां हिस्सा थी। कहाँ गायब था सब पदार्थ और ऊर्जा?

सुराग ने संकेत दिया कि विस्फोट से पहले विस्फोट करने वाला तारा अपने मूल द्रव्यमान का लगभग छीन लिया गया होगा। लेकिन इस विशालकाय तारे से इतनी बड़ी चीज क्या चोरी हो सकती थी? शायद एक अनदेखी बाइनरी साथी?

मैंने दुर्लभ बाइनरी स्टार परिदृश्यों के बारे में पढ़ना शुरू किया, जब मैं पहली बार "अल्ट्रा-स्ट्राइप्ड सुपरनोवा" के विचार में आया था।

अल्ट्रा-स्ट्रिप्ड सुपरनोवा

जब किसी विशाल तारे में एक सघन और पास में बाइनरी साथी तारा होता है, तो साथी का तीव्र गुरुत्वाकर्षण खिंचाव विस्फोट होने से पहले उसके लगभग सभी द्रव्यमानों के असम्बद्ध पड़ोसी को लूट सकता है - इसलिए शब्द "अल्ट्रा-स्ट्रिप्ड"।

अल्ट्रा-स्ट्रिप्ड सुपरनोवा एक न्यूट्रॉन स्टार के पीछे निकलता है, एक तेजी से घूमती हुई घनी तारकीय लाश, जिसमें सूरज का द्रव्यमान जितना अधिक होता है, वह लॉस एंजिल्स के शहर के आकार में ढल जाता है। यह न्यूट्रॉन तारा अपने साथी के चारों ओर एक तंग कक्षा में फंसा हुआ है। साथी संभवतः एक और न्यूट्रॉन स्टार है, या यहां तक ​​कि एक सफेद बौना या एक ब्लैक होल भी है जो एक बड़े स्टार से बना है जो अपने साथी से कई मिलियन साल पहले मर गया था।

इस तरह के बाइनरी सिस्टम कई दशकों तक खगोलीय जांच का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र रहे हैं। हमने अपनी आकाशगंगा में ऑप्टिकल और रेडियो दूरबीनों के साथ कई ऐसी प्रणालियों को प्रत्यक्ष रूप से देखा है। गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पहला अप्रत्यक्ष पता एक डबल न्यूट्रॉन स्टार सिस्टम की टिप्पणियों से आया था। हाल ही में, डबल न्यूट्रॉन स्टार सिस्टम के पहले विलय का पता उन्नत LIGO और 2017 में विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा लगाया गया, जिससे खगोलविदों को गुरुत्वाकर्षण और ब्रह्मांड में भारी तत्वों की उत्पत्ति में अद्वितीय अंतर्दृष्टि मिलती है।

फिर भी, यह लंबे समय से एक रहस्य बना हुआ है कि बाइनरी स्टार कैसे बनते हैं। हम जानते हैं कि सुपरनोवा विस्फोटों में न्यूट्रॉन तारे बनते हैं। लेकिन, बाइनरी न्यूट्रॉन सितारों को प्राप्त करने के लिए, आपको शुरू करने के लिए दो बड़े सितारों के द्विआधारी की आवश्यकता होती है। हालांकि, यह सुनिश्चित करने के लिए बलों के एक सटीक संतुलन की आवश्यकता है कि बाइनरी न्यूट्रॉन सितारे सिस्टम को बनाने वाले दो हिंसक विस्फोटों से बचे रहने के लिए पर्याप्त स्थिर रहे।

अप्रत्यक्ष साक्ष्य की कई पंक्तियों से पता चलता है कि वे कमजोर अल्ट्रा-स्ट्रिप वाले सुपरनोवा विस्फोटों के एक बहुत ही दुर्लभ वर्ग में बनते हैं। लेकिन ये बेहोश विस्फोट अब तक प्रत्यक्ष पता लगाने से बच गए थे। अल्ट्रा-स्ट्रिप्ड सुपरनोवा के लिए यह पहला अवलोकन संबंधी प्रमाण तंग न्यूट्रॉन स्टार बाइनरी सिस्टम के गठन को समझने का अवसर खोलता है।

शिशु विस्फोट के लिए हेवन को स्कैन करना

हमारे सुपरनोवा को इंटरमीडिएट पालोमर ट्रांसिएंट फैक्ट्री (IPTF) सर्वेक्षण के दौरान देखा गया था। स्वचालित IPTF सर्वेक्षण में हर रात आकाश की तस्वीरें लेने और "नए सितारों" के लिए स्कैन करने के लिए 1-मीटर-आकार के टेलीस्कोप पर लगे एक बड़े कैमरे का उपयोग किया गया था। एक खोज प्राथमिकता शिशु सुपरनोवा के लिए शिकार कर रही थी और मूल को इंगित कर रही थी।

जब भी कोई नया तारा मिलता है, सर्वेक्षण रोबोट तुरंत ऑन-ड्यूटी खगोलविदों को पूरी तरह से अलग समय क्षेत्र में स्थित होने के लिए अलर्ट करता है।इस रणनीति ने, टेलीस्कोप के एक वैश्विक नेटवर्क के साथ मिलकर, हमें कई विस्फोट सितारों को कार्रवाई में पकड़ने और समझने की अनुमति दी कि वे विस्फोट होने से ठीक पहले क्या दिखते थे। वास्तव में, विस्फोट के बाद एक दुर्लभ अति-धारीदार सुपरनोवा क्षणों को खोजना एक भाग्यशाली संयोग था!

इस एकल घटना ने हमें इस तरह के विस्फोटों में जारी द्रव्यमान और ऊर्जा, बड़े सितारों के जीवन चक्र, और बाइनरी सितारों के गठन में पहली अंतर्दृष्टि प्रदान की है। फिर भी, इन घटनाओं के एक बड़े नमूने से बहुत कुछ सीखा जा सकता है।

Zwicky Transient Facilty के साथ - iPTF का उत्तराधिकारी जो आसमान को 10 गुना तेजी से स्कैन कर सकता है - और GROWTH नामक टेलिस्कोप का एक वैश्विक नेटवर्क, हम इन अनूठे स्टार सिस्टम की हमारी समझ में एक नए एपिसोड की शुरुआत करते हुए अधिक अल्ट्रा-स्ट्रिप्ड विस्फोटों का गवाह बनने की उम्मीद करते हैं। ।

यह लेख मूल रूप से द कन्वर्सेशन ऑन किशनले डे पर प्रकाशित हुआ था। मूल लेख यहां पढ़ें।