Production of Jets before Neutron Star Mergers
3D सापेक्षतावादी MHD सिमुलेशन का उपयोग करते हुए, यह शोध पत्र प्रदर्शित करता है कि विलीन होते न्यूट्रॉन सितारों के बीच मैग्नेटोस्फेरिक अंतःक्रियाएं एक सापेक्षतावादी, सब-अल्वेनिक अल्फवेन विंग तंत्र के माध्यम से द्वैत-जेट वाले धारा प्रवाह उत्पन्न करती हैं, जो चुंबकीय क्षेत्रों को प्रवर्धित करता है और मुख्य गुरुत्वाकर्षण तरंग घटना से पहले अवलोकन योग्य प्रिकर्सर उत्सर्जन उत्पन्न करता है।
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ब्रह्मांड की कल्पना एक ब्रह्मांडीय नृत्य मंच (कॉस्मिक डांस फ्लोर) के रूप में करें जहाँ विशाल, अदृश्य साथी करीब आते जाते हैं और अंततः आपस में टकरा जाते हैं। यह न्यूट्रॉन सितारों की कहानी है: फटे हुए सितारों के अत्यंत सघन, शहर के आकार के अवशेष, जो एक शहर से छोटे गोले में हमारे सूर्य से अधिक द्रव्यमान समेटे हुए हैं। जब इनमें से दो दिग्गज एक-दूसरे की ओर सर्पिल आकार में बढ़ते हैं, तो वे केवल टकराते ही नहीं; वे गुरुत्वाकर्षण तरंगों का एक शानदार प्रदर्शन करते हैं, जो अंतरिक्ष-समय (स्पेस-टाइम) में उठने वाली लहरें हैं जिन्हें अब हम पहचान सकते हैं। लेकिन इस बड़े टकराव से पहले, एक "वॉर्म-अप एक्ट" हो सकता है—प्रकाश की एक चमक या रेडियो तरंगों का एक विस्फोट जो सितारों के वास्तव में विलय होने से कुछ सेकंड या मिनट पहले होता है। वैज्ञानिक इन शुरुआती चेतावनियों की तलाश कर रहे हैं क्योंकि वे हमें ठीक से बता सकती हैं कि ये ब्रह्मांडीय टकराव कैसे काम करते हैं, जो दूरबीनों के लिए एक ब्रह्मांडीय अलार्म घड़ी की तरह काम करते हैं ताकि वे सही समय पर सही दिशा में संकेत कर सकें।
यह समझने के लिए कि इस वॉर्म-अप के दौरान क्या हो सकता है, हमें दो प्रमुख सामग्रियों को देखने की आवश्यकता है: चुंबकीय क्षेत्र और विद्युत धाराएं। चुंबकीय क्षेत्र को एक तारे से बाहर की ओर खिंचे हुए रबर बैंड के एक अदृश्य जाल की तरह समझें। यदि एक तारा तेजी से घूम रहा है, तो वह इन बैंडों को एक फंदे (लासो) की तरह खींचता है। अब, कल्पना करें कि दूसरा तारा, जो एक सुपर-कंडक्टर है (जिसका अर्थ है कि बिजली बिना किसी प्रतिरोध के प्रवाहित होती है), इस जाल के माध्यम से आगे बढ़ रहा है। जैसे-जैसे वह आगे बढ़ता है, वह इन चुंबकीय बैंडों को काटता है, ठीक वैसे ही जैसे एक चाकू रस्सी को काटता है। यह गति एक विशाल विद्युत धक्का, या वोल्टेज पैदा करती है, जो बिल्कुल वैसा ही है जैसे एक साइकिल डायनमो बिजली उत्पन्न करता है जब आप पैडल मारते हैं। इन सितारों के आसपास के अंतरिक्ष में, यह परस्पर क्रिया विशाल, अदृदृश्य धाराओं को बना सकती है जो चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं के साथ बहती हैं, जो सितारों के आपस में टकराने से पहले ही रेडियो तरंगों या उच्च-ऊर्जा विस्फोटों के साथ अंधेरे को रोशन कर सकती हैं।
प्रवीण शर्मा और उनकी टीम इसी की जांच करने के लिए निकली थी। वे जानना चाहते थे कि जब एक सुपर-कंडक्टिंग न्यूट्रॉन स्टार अपने साथी के चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से टकराने से ठीक पहले तेजी से गुजरता है, तो क्या होता है? शक्तिशाली कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करते हुए, उन्होंने इस मुठभेड़ को एक चुंबकीकृत प्लाज्मा के माध्यम से गुजरने वाले एक चालक गोले के रूप में मॉडल किया। उनका मुख्य निष्कर्ष यह है कि यह परस्पर क्रिया विद्युत धारा की दो विशिष्ट, जेट जैसी धाराओं को बनाती है, जिन्हें वे "अल्वेन विंग्स" (Alfvén wings) कहते हैं। ये पंख नहीं हैं जो पंखों से बने हों, बल्कि ऊर्जा के अदृश्य चैनल हैं जो सितारों से बाहर की ओर फैलते हैं, ठीक वैसे ही जैसे नाव के पीछे का जलप्रवाह या पानी को काटती हुई एक स्पीडबोट द्वारा छोड़े गए निशान।
टीम ने पाया कि इन धाराओं का व्यवहार इस बात पर बहुत अधिक निर्भर करता है कि तारे चुंबकीय तरंगों की गति के सापेक्ष कितनी तेजी से चल रहे हैं। विलय के शुरुआती चरणों में, जब तारे धीमी गति से चलते हैं, तो चुंबकीय क्षेत्र एक सख्त, व्यवस्थित मार्ग की तरह कार्य करता है। धाराएं दो अलग-अलग पथों के साथ सुचारू रूप से बहती हैं, जिससे स्थिर, सुसंगत विंग्स बनते हैं जो पृथ्वी की ओर शक्तिशाली रेडियो संकेत भेज सकते हैं। हालांकि, जैसे-जैसे तारे प्रभाव के क्षण के करीब तेजी से बढ़ते हैं, स्थिति अव्यवस्थित होती जाती है। सिमुलेशन दिखाते हैं कि यदि तारे बहुत तेज गति से चलते हैं, तो ये व्यवस्थित विंग्स टूटने लगते हैं। धाराएं उलझ जाती हैं और अराजक हो जाती हैं, और परस्पर क्रिया एक सुचारू चुंबकीय नृत्य से बदलकर एक अशांत, झटकेदार टकराव में बदल जाती है।
महत्वपूर्ण रूप से, शोध पत्र सुझाव देता है कि यह "प्री-मरजर" उत्सर्जन संभवतः बीम (beamed) के रूप में होता है, जिसका अर्थ है कि यह हर जगह बल्ब की तरह फैलने के बजाय एक विशिष्ट दिशा में निकलता है। यह एक बड़ी बात है क्योंकि इसका मतलब है कि यदि हम बीम के सीधे सामने देख रहे हैं, तो संकेत बहुत चमकीला हो सकता है, लेकिन यदि हम किनारे पर हैं, तो यह अदृश्य होगा। लेखक यह भी नोट करते हैं कि जबकि उनके सिमुलेशन दिखाते हैं कि ये धाराएं कैसे बनती हैं, उन्होंने अभी तक यह साबित नहीं किया है कि वे धाराएं वास्तव में उस प्रकाश या रेडियो तरंगों में कैसे बदल जाती हैं जिन्हें हम देखते हैं; वे सुझाव देते हैं कि धाराएं संभवतः एक ऐसी प्रक्रिया को सक्रिय करती हैं जो पल्सर (तेजी से घूमने वाले न्यूट्रॉन स्टार) के प्रसिद्ध बीम उत्सर्जित करने के समान है।
तो, इसका हमारे लिए क्या अर्थ है? शोध पत्र सुझाव देता है कि हम न्यूट्रॉन सितारों को आपस में टकराने से ठीक पहले रेडियो तरंगों या उच्च-ऊर्जा चमक के माध्यम से एक-दूसरे से "बात" करते हुए देख सकते हैं। यदि हमारे टेलीस्कोप इन शुरुआती संकेतों को पकड़ लेते हैं, तो हमें मुख्य घटना को देखने के लिए एक अग्रिम चेतावनी मिल सकती है। हालांकि, लेखक सावधानी बरतते हुए बताते हैं कि उनके परिणाम प्रत्यक्ष अवलोकनों के बजाय कंप्यूटर मॉडल पर आधारित हैं। वे दिखाते हैं कि भौतिकी इन जेट्स के बनने की अनुमति देती है, विशेष रूप से विलय के शुरुआती, धीमे चरणों में, लेकिन जैसे-जैसे तारे तेज होते हैं, व्यवस्थित जेट अशांति में घुल सकते हैं। यह एक आशाजनक सिद्धांत है जो एक शांत, अदृश्य नृत्य को एक संभावित ब्रह्मांडीय आतिशबाजी के शो में बदल देता है, जो आकाश में हमारी आंखों द्वारा पकड़े जाने के सही क्षण की प्रतीक्षा कर रहा है।
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