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The accretion-ejection connection in the asymmetric Th 28 jet revealed by MUSE-NFM

उच्च-रिज़ॉल्यूशन VLT/MUSE अवलोकनों का उपयोग करते हुए, यह अध्ययन प्रकट करता है कि क्लासिकल टी टौरी तारा Th 28 बढ़ते द्रव्यमान संचय दर से जुड़े बार-बार होने वाले एपिसोडिक जेट उत्सर्जन को प्रदर्शित करता है, जो एक स्थिर द्रव्यमान बहिःप्रवाह-से-संचय अनुपात बनाए रखता है और इसके असममित जेट लोब्स में संवेग संरक्षण का समर्थन करता है।

मूल लेखक: A. Murphy, E. T. Whelan, F. Bacciotti, A. Kirwan, D. Coffey, M. Birney, J. Eislöffel, H. Takami

प्रकाशित 2026-03-25

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CC BY 4.0

मूल लेखक: A. Murphy, E. T. Whelan, F. Bacciotti, A. Kirwan, D. Coffey, M. Birney, J. Eislöffel, H. Takami

मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। ✨ नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें

कल्पना कीजिए कि एक युवा तारा, Th 28, ब्रह्मांडीय नर्सरी में एक शरारती बच्चे की तरह है। यह गैस और धूल के एक घूमते हुए डिस्क (इसके "प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क") से घिरा हुआ है, और कई बच्चों की तरह, इसके पास खर्च करने के लिए बहुत सारी ऊर्जा है। कभी-कभी, यह इस ब्रह्मांडीय सूप का एक घूंट निगल लेता है (एक्रीशन/accretion), और कभी-कभी, यह इसे शक्तिशाली, उच्च-गति वाली जेट्स के रूप में वापस थूक देता है (इजेक्शन/ejection)।

लंबे समय तक, खगोलविदों को पता था कि ये दो क्रियाएं—खाना और थूकना—एक दूसरे से जुड़ी हुई हैं, लेकिन वे नहीं जानते थे कि वे वास्तव में कैसे जुड़ी हुई हैं, खासकर जब "थूकने" का स्वरूप बाएं और दाएं पक्ष पर अलग-अलग दिखता था।

यह शोध पत्र एक धुंधली, पुरानी सुरक्षा कैमरे से बदलकर एक हाई-डेफिनिशन, सुपर-ज़ूम लेंस में अपग्रेड करने जैसा है, ताकि Th 28 को वास्तविक समय में देखा जा सके। यहाँ जो उन्होंने पाया, उसकी कहानी सरल भाषा में दी गई है:

1. नए "सुपर-टेलीस्कोप" वाले चश्मे

पहले, खगोलविद Th 28 को एक ऐसे टेलीस्कोप से देखते थे जो धुंधली खिड़की से देखने जैसा था। वे जेट के सामान्य आकार को देख सकते थे, लेकिन विवरण धुंधले थे। लाल जेट (जो एक दिशा में है) मोतियों की एक कतार जैसा दिखता था, जबकि नीला जेट (दूसरी दिशा में) एक बिखरे हुए, बेतरतीब बादल जैसा दिखता था।

शोधकर्ताओं ने 'वेरी लार्ज टेलीस्कोप' के एक नए मोड MUSE-NFM का उपयोग किया, जिसे एडैप्टिव ऑप्टिक्स (जो पृथ्वी के वायुमंडल के टिमटिमाते प्रभाव को ठीक करने वाले चश्मे की तरह है) के साथ जोड़ा गया। इसने उन्हें पहले की तुलना में चार गुना अधिक स्पष्ट दृश्य दिया। अचानक, नीले पक्ष का "बेतरतीब बादल" स्पष्ट संरचनाओं में बदल गया, और वे तारे के ठीक बगल में जेट के आंतरिक कामकाज को देख सके।

2. "पॉपकॉर्न" प्रभाव: बार-बार होने वाला इजेक्शन

सबसे बड़ा आश्चर्य यह था कि तारा कितनी बार "थूक" रहा था।

पुराना दृश्य: खगोलविदों को लगा कि Th 28 हर 10 से 15 साल में गैस का एक गांठ (knot) बाहर निकालता है। यह एक धीमी, लयबद्ध धड़कन की तरह था।
नया दृश्य: तेज़ लेंस के साथ, उन्होंने पिछले 3 से 6 वर्षों में ही बाहर निकले नए गांठों की एक पूरी श्रृंखला देखी।

उपमा: कल्पना कीजिए कि आपको लगा कि एक पॉपकॉर्न मशीन हर 15 मिनट में एक दाना बनाती है। लेकिन जब आपने करीब से देखा, तो आपको पता चला कि वह वास्तव में हर 3 मिनट में एक दाना बना रही है। तारा हमारी सोच से कहीं अधिक सक्रिय और "फुर्तीला" है। यह बताता है कि तारा खाने (एक्रीशन) के छोटे-छोटे तीव्र दौरों से प्रेरित होकर तेजी से थूकने (इजेक्शन) की प्रक्रिया कर रहा है।

3. विषमता का रहस्य: एक पक्ष दूसरे से अलग क्यों है?

Th 28 के जेट प्रसिद्ध रूप से असंतुलित हैं:

लाल जेट: धीमा, सघन, और मोतियों की एक तंग माला जैसा दिखता है।
नीला जेट: तेज़, चौड़ा, और एक विस्तृत, फैलते हुए पंखे जैसा दिखता है।

उपमा: दो गार्डन होज़ (बगीचे के पाइप) की कल्पना करें जो पानी छिड़क रहे हैं।

लाल पाइप संकरा और स्थिर है, जो पानी की एक तंग धार छोड़ रहा है।
नीला पाइप पूरी तरह खुला है, जो एक तेज़, धुंधले पंखे की तरह पानी छिड़क रहा है।

वर्षों तक वैज्ञानिक सोचते रहे: क्या तारा वास्तव में नीले पक्ष पर कम पानी छोड़ रहा है, या बस पानी अधिक तेज़ी से फैल रहा है?

गैस के घनत्व और गति को मापकर, टीम ने पाया कि दोनों तरफ से छोड़ी जाने वाली द्रव्यमान (mass) की मात्रा वास्तव में लगभग समान है। नीला पक्ष बस गैस को बहुत तेज़ी से और अधिक चौड़ाई में फैला देता है (जैसे कि एक फुहार), जबकि लाल पक्ष इसे धीरे चलाता है और इसे सघन रखता है (जैसे कि एक ठोस धारा)।

यह एक महत्वपूर्ण खोज है क्योंकि यह बताता है कि संवेग (momentum) संरक्षित रहता है। तारा गैस बाहर निकालने से मिलने वाले "धक्के" को संतुलित करता है। यदि वह थोड़ा सा गैस बहुत तेज़ी से बाहर निकालता है, तो वह बहुत सारा गैस धीरे बाहर निकालने के प्रभाव को संतुलित कर लेता है।

4. संबंध: खाना और थूकना

सबसे महत्वपूर्ण खोज यह है कि तारा कितना खाता है और कितना थूकता है, उनके बीच का संबंध।

2014 और 2023 के बीच, तारे की "खाने की दर" (एक्रीशन) दोगुनी हो गई।
संयोग से, लाल जेट में "थूकने की दर" (आउटफ्लो) भी दोगुनी हो गई।

उपमा: यह ऐसा है जैसे कोई व्यक्ति दोपहर का भोजन का दोगुना हिस्सा खा ले और तुरंत दोगुना लंबा मैराथन दौड़ने की आवश्यकता महसूस करे। तारे का "पाचन" (एक्रीशन) और उसका "व्यायाम" (इजेक्शन) पूरी तरह से तालमेल में हैं। जब तारे को बड़ा भोजन मिलता है, तो वह ऊर्जा को संतुलित करने के लिए तुरंत एक बड़ा जेट बाहर धकेलता है।

5. "टाइम ट्रैवल" की समस्या

तारा कब खाता है और जेट में गांठ कब दिखाई देती है, इसके बीच एक मामूली देरी होती है। गांठ को तारे की सतह से अंतरिक्ष में बाहर तक जाना पड़ता है।

टीम ने गणना की कि आंतरिक डिस्क से लॉन्च की गई एक गांठ को उस स्थान तक पहुँचने में कुछ साल लगेंगे जहाँ वे नई गांठों को देखते हैं।
यह समय अंतराल तारे की खाने की दर में वृद्धि के साथ पूरी तरह मेल खाता है। यह बिल्कुल वैसा ही है जैसे पानी में पत्थर फेंकने के कुछ सेकंड बाद किनारे पर लहर टकराते हुए देखना।

निष्कर्ष

यह शोध पत्र हमें बताता है कि Th 28 एक अत्यधिक सक्रिय, "चंचल" तारा है जो लगातार अपने संतुलन को समायोजित कर रहा है।

यह खाने और थूकने में तालमेल रखता है: जब यह अधिक खाता है, तो यह अधिक थूकता है।
यह हमारी सोच से अधिक तेज़ है: यह हर दशक में नहीं, बल्कि हर कुछ वर्षों में गांठें बाहर निकाल रहा है।
यह हिसाब बराबर रखता है: भले ही दोनों जेट दिखने में बिल्कुल अलग हों (एक तेज़ और चौड़ा, दूसरा धीमा और सघन), वे वास्तव में समान मात्रा में "सामग्री" बाहर निकाल रहे हैं, बस अलग-अलग तरीकों से, ताकि तारे का संवेग संतुलित रहे।

यह खोज हमें बताती है कि Th 28 एक आदर्श "प्रयोगशाला" है जहाँ खगोलविद यह अध्ययन कर सकते हैं कि तारे कैसे बढ़ते हैं और वे उन डिस्क के साथ कैसे क्रिया करते हैं जो अंततः नए सौर मंडल बनेंगे। इसे करीब से देखकर, हम उन मौलिक नियमों को समझ सकते हैं जिनसे तारे और ग्रह जन्म लेते हैं।

1. समस्या और वैज्ञानिक संदर्भ

युवा तारकीय वस्तुएं (YSOs), विशेष रूप से क्लासिकल टी टौरी स्टार्स (CTTS), द्विध्रुवीय जेट (bipolar jets) उत्सर्जित करते हैं जो उनके प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क से द्रव्यमान संचय (mass accretion) से निकटता से जुड़े होते हैं। जबकि मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक (MHD) मॉडल सुझाव देते हैं कि जेट आंतरिक डिस्क (1–3 au) से प्रक्षेपित होते हैं, आवधिक द्रव्यमान संचय (episodic mass accretion) और द्रव्यमान निष्कासन (mass ejection) के बीच सटीक संबंध अभी भी पूरी तरह से समझ में नहीं आया है। प्रमुख खुले प्रश्न निम्नलिखित हैं:

कालिक सहसंबंध (Temporal Correlation): क्या जेट में गांठों (knots) का उत्सर्जन सीधे परिवर्तनशील संचय विस्फोटों (accretion bursts) का पता लगाता है?
असममिति (Asymmetry): कई जेट रेड-शिफ्टेड और ब्लू-शिफ्टेड लोब्स के बीच आकार, वेग और गैस गुणों में महत्वपूर्ण विषमता प्रदर्शित करते हैं। यह स्पष्ट नहीं है कि क्या ये विषमताएं प्रक्षेपण तंत्र (launching mechanism) के आंतरिक गुण हैं या बाह्य (परिवेशी माध्यम के साथ संपर्क के कारण)।
द्रव्यमान संतुलन (Mass Balance): क्या द्रव्यमान बहिर्वाह दर ( $\dot{M}_{out}$ ) सममित है, या क्या रैखिक संवेग (linear momentum) को संरक्षित करने के लिए तेज़ लोब कम द्रव्यमान ले जाता है?

लक्ष्य, Th 28 (Sz 102), लुपस III क्लाउड में एक CTTS है जो एक अत्यधिक असममित द्विध्रुवीय जेट (HH 228) संचालित करता है। पिछले अवलोकन (जैसे, VLT/MUSE वाइड फील्ड मोड) देखने की क्षमता ( $\sim0.9''$ ) द्वारा सीमित थे, जिससे जेट के आधार (inner jet base, $<1''$ ) का विस्तृत अध्ययन करना कठिन था जहाँ लोब्स के बीच संदूषण (contamination) ने ब्लू-शिफ्टेड पक्ष को बाधित कर दिया था और अनसुलझे गांठों (unresolved knots) ने सटीक गतिज विश्लेषण को रोका था।

2. कार्यप्रणाली

लेखकों ने उच्च स्थानिक और वर्णक्रमीय रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने के लिए VLT/MUSE नैरो फील्ड मोड (NFM) अवलोकनों को एडेप्टिव ऑप्टिक्स (AO) के साथ संयोजित किया।

अवलोकन: डेटा तीन रातों (जून 2023, जनवरी 2024) में एकत्र किया गया था, जिसमें रेड- और ब्लू-शिफ्टेड लोब्स पर केंद्रित दो फील्ड ऑफ व्यू (FoV A और B) शामिल थे।
रिज़ॉल्यूशन: AO सुधार और उसके बाद इमेज डीकनवल्शन (एक संशोधित रिचर्डसन-लूसी एल्गोरिदम का उपयोग करके) ने $0.12''$ (160 pc पर लगभग 20 au) की प्रभावी कोणीय रिज़ॉल्यूशन प्राप्त की, जो पिछले सीइंग-लिमिटेड डेटा की तुलना में $>4$ गुना सुधार है।
डेटा विश्लेषण:
- आकारिकी (Morphology): H $\alpha$ और वर्जित उत्सर्जन रेखाओं (forbidden emission lines - FELs) में गांठ संरचनाओं की पहचान करने और प्रोगर मोशन (proper motions) को मापने के लिए डीकनवॉल्व किए गए स्पेक्ट्रो-इमेज का उपयोग किया गया।
- डायग्नोस्टिक्स: इलेक्ट्रॉन घनत्व ( $n_e$ ), आयनीकरण अंश ( $x_e$ ), इलेक्ट्रॉन तापमान ( $T_e$ ), और शॉक वेग ( $v_{shock}$ ) प्राप्त करने के लिए ऑप्टिकल FEL अनुपातों ([S II], [N II], [O I]) पर बैसिओटी और आइस्लोफ़ (BE) विधि लागू की गई।
- विलुप्ति (Extinction): $A_V$ का अनुमान H $\alpha$ /H $\beta$ अनुपात का उपयोग करके लगाया गया, जिसमें शॉक वेग प्रभावों को ध्यान में रखा गया, और स्रोत क्षेत्र के लिए $A_V \approx 1.26$ मैग् का एक रूढ़िवादी मान लागू किया गया।
- दरें: द्रव्यमान संचय दर ( $\dot{M}_{acc}$ ) को संचय ट्रैसर लाइनों (अवरोध के लिए संशोधित) से प्राप्त किया गया, और द्रव्यमान बहिर्वाह दर ( $\dot{M}_{out}$ ) की गणना तीन स्वतंत्र विधियों का उपयोग करके की गई: (1) घनत्व/वेग/क्षेत्र, (2) FEL ल्यूमिनोसिटी, और (3) शॉक फ्रंट मॉडलिंग।

3. प्रमुख योगदान

अभूतपूर्व रिज़ॉल्यूशन: Th 28 के आंतरिक जेट बेस ( $<200$ au) का पहला उच्च-रिज़ॉल्यूशन ( $0.12''$ ) दृश्य, जिसने पहले के चमकीले रेड-शिफ्टेड लोब द्वारा दूषित ब्लू-शिफ्टेड लोब को सुलझा लिया।
नई गांठों की खोज: पिछले दशक के भीतर उत्सर्जित नई गांठों की पहचान, जो पहले की तुलना में बहुत अधिक बार होने वाले उत्सर्जन चक्र को प्रकट करती है।
संचय-निष्कासन लिंक का परिमाणीकरण: एक असममित प्रणाली में द्रव्यमान और संवेग के संरक्षण का परीक्षण करने के लिए दो अवधियों (2014 बनाम 2023) में $\dot{M}_{acc}$ और $\dot{M}_{out}$ का सीधा तुलनात्मक अध्ययन।
विषमता विश्लेषण: यह निर्धारित करने के लिए कि क्या विषमता आंतरिक है या बाह्य, दोनों लोब्स में भौतिक स्थितियों (घनत्व, तापमान, आयनीकरण) का विस्तृत लक्षण वर्णन।

4. मुख्य परिणाम

A. आकारिकी और गतिज (Morphology and Kinematics)

गांठ उत्सर्जन आवृत्ति: अध्ययन में दोनों लोब्स में नई गांठों की पहचान की गई, जिसमें $\sim -1''$ (ब्लू) पर एक गांठ और $+1.2''$ से $+3.5''$ (रेड) पर कई गांठें शामिल हैं। यह पृथक्करण 3–6 वर्ष के उत्सर्जन समय अंतराल का सुझाव देता है, जो पहले अनुमानित 10–15 वर्षों की तुलना में काफी अधिक बार है।
प्रोगर मोशन (Proper Motions): रेड-शिफ्टेड जेट $\sim 0.34''$ प्रति वर्ष की गति से चलता है, जबकि ब्लू-शिफ्टेड जेट $\sim 0.47''$ प्रति वर्ष की गति से अधिक तेज़ है।
जेट की चौड़ाई: रेड-शिफ्टेड जेट का स्थिर ओपनिंग एंगल $\sim 20^\circ$ है। ब्लू-शिफ्टेड जेट विसंगति दिखाता है: H $\alpha$ (जो व्यापक बो शॉक को दर्शाता है) में $\sim 25^\circ$ लेकिन [S II] (जो कोर को दर्शाता है) में केवल $6-8^\circ$ , जो यह सुझाव देता है कि विषमता व्यापक शॉक संरचनाओं द्वारा संचालित है, न कि आंतरिक कोलिमेशन अंतरों द्वारा।

B. भौतिक स्थितियाँ (Gas Diagnostics)

रेड-शिफ्टेड जेट: कम शॉक वेग ( $v_{shock} \approx 40-70$ किमी/सेकंड), कम इलेक्ट्रॉन तापमान ( $T_e \approx 1.9 \times 10^4$ K), और मध्यम घनत्व।
ब्लू-शिफ्टेड जेट: काफी उच्च उत्तेजना (excitation)। शॉक वेग 90 किमी/सेकंड से अधिक है (लाइन प्रोफाइल की चौड़ाई के आधार पर $\sim 400$ किमी/सेकंड तक)। इसमें उच्च $T_e$ ( $\sim 2.7 \times 10^4$ K) और उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व ( $n_e \approx 1.5 \times 10^4$ सेमी $^{-3}$ ) है।
आंतरिक विषमता: ब्लू लोब में उच्च उत्तेजना आंतरिक है, न कि विलुप्ति या घने माध्यम के साथ संपर्क के कारण, जैसा कि [Fe II] लाइनों में बढ़ी हुई विलुप्ति की कमी से पुष्टि की गई है।

C. संचय और बहिर्वाह दरें

द्रव्यमान संचय ( $\dot{M}_{acc}$ ): 2014 और 2023 के बीच संचय दर दोगुनी हो गई है, जो $\sim 1.3 \times 10^{-7}$ से बढ़कर $2.11 \times 10^{-7} M_\odot$ प्रति वर्ष हो गई है।
द्रव्यमान बहिर्वाह ( $\dot{M}_{out}$ ):
- जेट बेस के करीब ( $<1''$ ), दोनों लोब्स में $\dot{M}_{out}$ $1-3 \times 10^{-8} M_\odot$ प्रति वर्ष पर अभिसरित होता है।
- $\dot{M}_{out} / \dot{M}_{acc}$ का अनुपात लगभग 0.1 है, जो MHD जेट लॉन्चिंग मॉडल के अनुरूप है।
- रेड-शिफ्टेड लोब में $\dot{M}_{out}$ में वृद्धि $\dot{M}_{acc}$ में दो गुने वृद्धि के बराबर है।
संवेग संरक्षण: जबकि द्रव्यमान बहिर्वाह दरें आधार के पास समान हैं, तेज़ ब्लू-शिफ्टेड लोब कम द्रव्यमान ले जाता है। द्रव्यमान बहिर्वाह दरों का अनुपात जेट वेगों ( $v_{red}/v_{blue}$ ) के अनुपात के साथ संरेखित होता है, जो यह सुझाव देता है कि दोनों लोब्स के बीच रैखिक संवेग (linear momentum) संरक्षित है, न कि द्रव्यमान।

5. महत्व और निष्कर्ष

संचय-निष्कासन संबंध का सत्यापन: संचय और बहिर्वाह दरों का एक साथ दोगुना होना इस बात की पुष्टि करता है कि आवधिक संचय, आवधिक निष्कासन को संचालित करता है। गांठ लॉन्चिंग और संचय विस्फोटों के बीच का समय अंतराल $\sim 0.1-1$ au से लॉन्च होने वाले MHD विंड मॉडल के अनुरूप है।
विषमता की प्रकृति: Th 28 जेट यह प्रदर्शित करता है कि मजबूत रूपात्मक और गतिज विषमताएं तब भी मौजूद हो सकती हैं जब अंतर्निहित द्रव्यमान निष्कासन सममित हो। ब्लू-शिफ्टेड लोब का "धुंधलापन" और व्यापक स्वरूप उच्च-वेग, व्यापक बो शॉक्स के कारण है जो ऊर्जा को एक बड़े क्षेत्र में फैला देते हैं, न कि द्रव्यमान निष्कासन की कमी के कारण।
भावी संभावनाएं: Th 28 को निगरानी के लिए एक प्रमुख लक्ष्य के रूप में पहचाना गया है। बार-बार होने वाला (3-6 वर्ष) उत्सर्जन चक्र संचय-निष्कासन लिंक के तीव्र परीक्षण की अनुमति देता है। भविष्य के कार्यों के लिए अत्यधिक उत्तेजित ब्लू-शिफ्टेड लोब में घनत्व और आयनीकरण अंश को बेहतर ढंग से नियंत्रित करने के लिए उच्च-आयनीकरण लाइनों (जैसे [Ne III]) के उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रोस्कोपी की आवश्यकता है।

संक्षेप में, यह अध्ययन एक असममित टी टौरी जेट के आंतरिक कामकाज का अब तक का सबसे विस्तृत दृश्य प्रदान करता है, जो पुष्टि करता है कि द्रव्यमान हानि, द्रव्यमान संचय का एक स्थिर अंश है, और संवेग ही वह मात्रा है जो असममित जेट लोब्स के बीच संरक्षित रहती है।