वैज्ञानिकों ने पहली बार फास्ट रेडियो विस्फोट के आश्चर्यजनक स्रोत का पता लगाया

HEALTH:  जब 2020 में मिल्की वे आकाशगंगा के भीतर एक मैग्नेटर ने बहुत शक्तिशाली रेडियो तरंगों की एक चमक को बाहर निकाला, तो वैज्ञानिकों को आखिरकार तेज़ रेडियो विस्फोटों की उत्पत्ति का पता लगाने के लिए ठोस सबूत मिल गए। एक नए अध्ययन ने अब तंत्र को सीमित कर दिया है। 2022 में पता लगाए गए एक तेज़ रेडियो विस्फोट की टिमटिमाती रोशनी का अध्ययन करके, खगोलविदों की एक टीम ने 200 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर एक आकाशगंगा में एक मैग्नेटर के चारों ओर शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र में इसके स्रोत का पता लगाया है। यह पहला निर्णायक सबूत है कि तेज़ रेडियो विस्फोट मैग्नेटर्स के मैग्नेटोस्फीयर से निकल सकते हैं।

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (MIT) के खगोल भौतिकीविद् केंज़ी निम्मो कहते हैं, “न्यूट्रॉन सितारों के इन वातावरणों में, चुंबकीय क्षेत्र वास्तव में ब्रह्मांड द्वारा उत्पादित की जाने वाली सीमाओं पर हैं।” “इस बात पर बहुत बहस हुई है कि क्या यह चमकीला रेडियो उत्सर्जन उस चरम प्लाज्मा से बच भी सकता है।” 2007 में पहली बार खोजे जाने के बाद से ही फास्ट रेडियो बर्स्ट (FRB) ने वैज्ञानिकों को हैरान कर दिया है। जैसा कि नाम से पता चलता है, वे रेडियो उत्सर्जन के बेहद संक्षिप्त विस्फोट हैं, जो सिर्फ़ मिलीसेकंड तक चलते हैं। वे बेहद शक्तिशाली भी होते हैं, कभी-कभी उस संक्षिप्त समय में 500 मिलियन सूर्यों से ज़्यादा ऊर्जा छोड़ते हैं।

FRB का अध्ययन करना मुश्किल है क्योंकि ज़्यादातर समय, वे सिर्फ़ एक बार फटते हैं। इससे उनका पूर्वानुमान लगाना असंभव हो जाता है, और किसी स्रोत का पता लगाना मुश्किल हो जाता है – लेकिन असंभव नहीं। कई एकल FRB का पता लाखों से लेकर अरबों प्रकाश-वर्ष के अंतरिक्ष-समय में फैली आकाशगंगाओं में लगाया गया है। खगोलविद रेडियो प्रकाश के गुणों, जैसे कि इसके ध्रुवीकरण की भी जांच कर सकते हैं, ताकि यह पता लगाया जा सके कि पृथ्वी पर आने के दौरान यह किस तरह के वातावरण से होकर गुज़रा। किस तरह के तारे FRB उत्सर्जित कर सकते हैं, यह अभी भी काफी हद तक रहस्य है, लेकिन बढ़ते सबूतों से पता चलता है कि मैग्नेटर्स में भी इसका पता लगाया जा सकता है।

मैग्नेटर्स विशेष रूप से असामान्य न्यूट्रॉन तारे हैं, जो स्वयं एक विशाल तारे के सुपरनोवा बनने के बाद बचे हुए अत्यंत सघन कोर अवशेष हैं। लेकिन मैग्नेटर्स में सामान्य न्यूट्रॉन तारों की तुलना में बहुत अधिक शक्तिशाली बाहरी चुंबकीय क्षेत्र होते हैं – लगभग 1,000 गुना अधिक शक्तिशाली। वे ब्रह्मांड में सबसे शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र हैं। “इन अत्यधिक चुंबकीय न्यूट्रॉन तारों के आसपास, जिन्हें मैग्नेटर्स के रूप में भी जाना जाता है, परमाणु मौजूद नहीं हो सकते हैं – वे चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा बस अलग हो जाएंगे,” MIT के भौतिक विज्ञानी कियोशी मसुई कहते हैं।

“यहाँ रोमांचक बात यह है कि, हम पाते हैं कि स्रोत के करीब उन चुंबकीय क्षेत्रों में संग्रहीत ऊर्जा मुड़ रही है और इस तरह से पुन: कॉन्फ़िगर हो रही है कि इसे रेडियो तरंगों के रूप में छोड़ा जा सकता है जिसे हम ब्रह्मांड के आधे हिस्से में देख सकते हैं।” FRB की उत्पत्ति का पता लगाने के लिए, निम्मो और उनके सहयोगियों ने FRB 20221022A नामक एक घटना में सिंटिलेशन के रूप में जानी जाने वाली एक संपत्ति का अध्ययन किया, जिसे पहली बार 2022 में पता चला और बाद में 200 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर एक आकाशगंगा में खोजा गया। जगमगाहट वह है जो तारों को टिमटिमाती है – अंतरिक्ष में गैस के माध्यम से यात्रा करते समय प्रकाश के मार्ग का विरूपण। जितनी अधिक दूरी तय की जाती है, जगमगाहट उतनी ही अधिक होती है।

FRB 20221022A, FRBs के मामले में काफी मानक है। यह मध्यम रूप से लंबा था, लगभग 2 मिलीसेकंड, और मध्यम रूप से शक्तिशाली। यह इसे अन्य FRBs के गुणों को समझने की कोशिश करने के लिए एक उत्कृष्ट केस स्टडी बनाता है। FRB 20221022A से प्रकाश के ध्रुवीकरण का अध्ययन करने वाले एक साथी पेपर – जिस हद तक इसकी तरंगों का अभिविन्यास मुड़ा हुआ है – ने एक घूर्णन वस्तु के अनुरूप एक S-आकार का कोण स्विंग पाया, जो FRB के लिए पहली बार था। इसने सुझाव दिया कि संकेत घूर्णन वस्तु के बहुत करीब से उत्पन्न हुआ था।

निम्मो और उनके सहयोगियों ने पता लगाया कि, यदि वे FRB 20221022A में जगमगाहट की डिग्री निर्धारित कर सकते हैं, तो वे उस क्षेत्र के आकार की गणना कर सकते हैं जहां से यह उत्पन्न हुआ था। FRB से निकलने वाले प्रकाश ने तीव्र चमक दिखाई, जिससे शोधकर्ता उस गैस क्षेत्र तक पहुँचे जिसने सिग्नल को विकृत कर दिया। उस गैस क्षेत्र को लेंस के रूप में उपयोग करके, उन्होंने FRB के स्रोत को उसके मैग्नेटर स्रोत के 10,000 किलोमीटर (6,213 मील) के भीतर सीमित कर दिया। “200 मिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी से 10,000 किलोमीटर के क्षेत्र में ज़ूम इन करना, चंद्रमा की सतह पर लगभग 2 नैनोमीटर चौड़े डीएनए हेलिक्स की चौड़ाई को मापने में सक्षम होने जैसा है,” मसुई कहते हैं। “इसमें शामिल पैमाने की एक अद्भुत श्रृंखला है।”

यह पहला निर्णायक सबूत है कि एक्स्ट्रागैलेक्टिक FRB अत्यधिक चुंबकीय न्यूट्रॉन सितारों के मैग्नेटोस्फीयर के भीतर से उत्पन्न हो सकते हैं। लेकिन यह उससे कहीं अधिक है। टीम द्वारा इस्तेमाल की गई तकनीकें दर्शाती हैं कि सिंटिलेशन अन्य FRBs के लिए एक शक्तिशाली जांच हो सकती है, इसलिए खगोलविद यह समझने की कोशिश कर सकते हैं कि वे कितने विविध हो सकते हैं – और क्या अन्य प्रकार के तारे भी शक्तिशाली विस्फोट कर सकते हैं। “ये विस्फोट हमेशा होते रहते हैं,” मसुई कहते हैं। “वे कैसे और कहाँ होते हैं, इसमें बहुत विविधता हो सकती है, और यह सिंटिलेशन तकनीक इन विस्फोटों को चलाने वाले विभिन्न भौतिकी को अलग करने में मदद करने में वास्तव में उपयोगी होगी।”

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