A very young and fast rotating shell star discovered in the eclipsing binary ZTF J200347.63+394429.8

एक ब्रह्मांडीय नृत्य मंच की कल्पना करें जहाँ दो तारे 45 दिनों के एक कड़े वाल्ट्ज़ (waltz) में बंधे हुए हैं। यह शोध पत्र एक बहुत ही विशेष जोड़ी, ZTF J200347.63+394429.8 की कहानी बताता है, जो सिग्नस (Cygnus) तारामंडल में स्थित है। इनमें से एक तारा एक "शेल स्टार" (shell star) है, जो मूल रूप से एक ऐसा तारा है जिसने खुद को इतनी तेज़ी से घुमाया है कि वह अपने भूमध्य रेखा (equator) के चारों ओर गैस की एक विशाल, घूमती हुई स्कर्ट पहने हुए है।

इस ब्रह्मांडीय जोड़ी की कहानी यहाँ है, जिसे सरल भागों में विभाजित किया गया है:

1. "नवजात" विशालकाय और नन्हा साथी

इस कहानी का मुख्य पात्र एक विशाल, युवा तारा (प्राथमिक) है जो अविश्वसनीय रूप से तेज़ घूम रहा है—अपने भूमध्य रेखा पर लगभग 430 किलोमीटर प्रति सेकंड। इसे समझने के लिए, यदि आप इसके भूमध्य रेखा पर खड़े होते, तो आप एक बुलेट ट्रेन से भी तेज़ गति से चल रहे होते, लेकिन यह तारा इतना विशाल है कि यह बिखर कर फटता नहीं है। इसके बजाय, इसका घूमना सामग्री को बाहर की ओर फेंकता है, जिससे इसके चारों ओर गैस का एक विशाल, चपटा डिस्क बन जाता है, जैसे कि एक ब्रह्मांडीय हुला-हूप (hula-hoop) जो इसके आकार से लगभग 47 गुना अधिक चौड़ा है।

यह तारा केवल घूम ही नहीं रहा है; यह चपटा भी हो गया है। क्योंकि यह इतनी तेज़ी से घूमता है, इसलिए यह एक पैनकेक की तरह चपटा हो गया है। यह अपने भूमध्य रेखा पर अपने ध्रुवों (poles) की तुलना में 1.37 गुना अधिक चौड़ा है।

इस नृत्य में इसका साथी एक बहुत छोटा, घना तारा (द्वितीयक) है। यह एक "हीलियम व्हाइट ड्वार्फ प्रिकर्सर" (helium white dwarf precursor) है, जो एक फैंसी तरीका है यह कहने का कि यह एक ऐसा तारा है जिसने अपना ईंधन जला दिया है और अब एक गर्म, घने अंगारे में सिकुड़ रहा है। यह हमारे सूर्य के आकार का है लेकिन इसमें एक बहुत छोटे पिंड के द्रव्यमान (mass) के बराबर पदार्थ भरा हुआ है।

2. ब्रह्मांडीय ऊर्जा का हालिया "विनिमय" (Swap)

इस शोध पत्र का सबसे रोमांचक हिस्सा यह इतिहास है कि वे यहाँ कैसे पहुँचे। लेखकों का मानना है कि इन दोनों तारों ने हाल ही में ब्रह्मांड के "हॉट पोटैटो" (hot potato) खेल में अपनी भूमिकाएँ बदली हैं।

• अतीत: बहुत समय पहले, छोटा तारा वास्तव में बड़ा और भारी वाला था। इसका ईंधन समाप्त हो गया और यह फैलने लगा, जिससे इसकी बाहरी परतें (हाइड्रोजन) इसके साथी पर गिरने लगीं।
• बदलाव (The Swap): साथी तारे (हमारा वर्तमान शेल स्टार) ने उस अतिरिक्त गैस को निगल लिया। इस "भोजन" ने दो काम किए:
  1. इसने साथी तारे को बहुत भारी और युवा दिखने वाला (rejuvenated) बना दिया।
  2. गैस को निगलने की क्रिया ने साथी तारे को एक फिगर स्केटर की तरह, जो अपने हाथ अंदर खींचकर घूमता है, अत्यधिक गति से घुमा दिया।
• वर्तमान: दाता (donor) तारा अब छोटा, गर्म हीलियम अवशेष है, और ग्रहण करने वाला (accretor) तेज़-स्पिनिंग विशालकाय तारा है जिसकी गैस की स्कर्ट है। शोध पत्र गणना करता है कि यह "बदलाव" केवल लगभग 1.8 मिलियन वर्ष पहले समाप्त हुआ था। एक तारे के जीवन में, यह लगभग "कल" की बात है।

3. ग्रहण का शो (The Eclipse Show)

चूँकि हम इस प्रणाली को किनारे (side) से देख रहे हैं, इसलिए तारे एक-दूसरे के सामने से गुजरते हैं, जिससे प्रकाश रुक जाता है। शोध पत्र एक बहुत ही जटिल प्रकाश शो का वर्णन करता है:

• नन्हे साथी का छिपना: जब नन्हा साथी बड़े तारे के सामने से गुजरता है, तो वह थोड़ी मात्रा में प्रकाश को रोकता है।
• विशालकाय तारे का छिपना: जब बड़ा तारा साथी के सामने से गुजरता है, तो वह बहुत अधिक प्रकाश को रोकता है।
• डिस्क ग्रहण (The Disk Eclipse): सबसे नाटकीय हिस्सा तब होता है जब विशाल गैस स्कर्ट (decretion disk) साथी के सामने से गुजरती है। यह "डिस्क ग्रहण" 9.3 दिनों तक चलता है, जो ग्रहण करने वाले तारों की दुनिया में एक लंबा समय है। यह एक विशाल, पारभासी कोहरे के जैसा है जो एक स्ट्रीट लैंप के ऊपर से गुजर रहा हो, जिससे कई दिनों तक रोशनी मंद रहती है।

4. यह इतनी तेज़ी से क्यों घूम रहा है?

लेखकों ने कुछ आश्चर्यजनक पाया। अधिकांश युवा तारे, जिन्होंने अभी-अभी द्रव्यमान प्राप्त किया है, लगभग 60 किमी/सेकंड पर घूमते हैं। यह तारा 430 किमी/सेकंड पर घूम रहा है। यह असामान्य रूप से तेज़ है, यहाँ तक कि इस प्रकार के तारे के लिए भी।

शोध पत्र सुझाव देता है कि इसका कारण धात्विकता (metallicity) है। खगोल विज्ञान में, "धातुएं" केवल हाइड्रोजन और हीलियम से भारी तत्वों को कहा जाता है। इस तारे में इन भारी तत्वों की मात्रा कम है (हमारे सूर्य के आधे के बराबर)। लेखक इसकी तुलना लार्ज मैगेलैनिक क्लाउड (एक पड़ोसी आकाशगंगा) के तारों से करते हैं, जिनमें भी कम धातुएँ हैं और वे बहुत तेज़ी से घूमते हैं। वे प्रस्ताव देते हैं कि कम भारी तत्वों का होना एक तारे को टूटने या स्पंदन (pulsing) करने के बिना तेज़ी से घूमने की अनुमति देता है, जो समझाता है कि हमारा "मिल्की वे" वाला तारा एक "आकाशगंगा के पड़ोसी" की तरह व्यवहार क्यों कर रहा है।

सारांश

संक्षेप में, यह शोध पत्र एक ब्रह्मांडीय "मेकओवर" का वर्णन करता है। एक छोटे तारे ने एक विशाल तारे को खिलाया, जिससे विशाल तारा इतनी तेज़ी से घूमने लगा कि उसने एक विशाल गैस की स्कर्ट विकसित कर ली और चपटा हो गया। वे वर्तमान में एक जटिल नृत्य कर रहे हैं जहाँ वे एक-दूसरे और उनकी विशाल गैस स्कर्ट को ग्रहण करते हैं, जो खगोलविदों को सामग्री के भारी हस्तांतरण के ठीक बाद एक तारे के हिंसक, तेज़ जीवन की एक दुर्लभ झलक प्रदान करता है। यह प्रणाली युवा है, तेज़ है, और इस तरह से घूम रही है जो केवल तभी होता है जब तारे के "सामग्री" (धात्विकता) बिल्कुल सही हों।