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A large misalignment between continuous jet and discrete ejecta in microquasar GRS 1915+105 during its obscured phase

ईस्ट एशियन VLBI नेटवर्क का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने माइक्रोक्वासर GRS 1915+105 के अवरुद्ध चरण (obscured phase) के दौरान निरंतर जेट और विविक्त इजेक्टा (discrete ejecta) के बीच एक महत्वपूर्ण और आवर्ती मिसअलाइनमेंट की खोज की, जो यह सुझाव देता है कि एक विकृत अभिवृद्धि डिस्क (warped accretion disk) जेट लॉन्चिंग ज्यामिति को बदल देती है।

मूल लेखक: Wu Jiang, Xi Yan, Zhen Yan, Ya-Ping Li, Lang Cui, Zhi-Qiang Shen

प्रकाशित 2026-04-02

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CC BY 4.0

मूल लेखक: Wu Jiang, Xi Yan, Zhen Yan, Ya-Ping Li, Lang Cui, Zhi-Qiang Shen

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

ब्रह्मांडीय "व्हिपलाश" (Whiplash): एक ब्लैक होल का जेट पट से उतर गया

एक तूफानी समुद्र के बीचों-बीच स्थित एक लाइटहाउस (प्रकाश स्तंभ) की कल्पना करें। दशकों से, यह लाइटहाउस अपनी रोशनी की किरण को एक बिल्कुल स्थिर, अनुमानित घेरे में घुमा रहा है। यह GRS 1915+105 है, जो हमारी आकाशगंगा में एक प्रसिद्ध ब्लैक होल सिस्टम है। इसे "माइक्रोक्वेसर" कहा जाता है क्योंकि यह एक विशाल आकाशगंगा के छोटे संस्करण की तरह व्यवहार करता है, जो अपने ध्रुवों से ऊर्जा की शक्तिशाली किरणें (जेट्स) बाहर निकालता है।

30 वर्षों से, खगोलविदों ने इस लाइटहाउस को देखा है। वे जानते थे कि किरण किस दिशा में इशारा करती है: दक्षिण-पूर्व और उत्तर-पश्चिम की ओर एक स्थिर दिशा। वे यह भी जानते थे कि कभी-कभी, ब्लैक होल गैस के विशाल, तेज़ गति वाले "बुलेट्स" (विवेकी ईजेक्टा) बाहर फेंकता था जो लगभग प्रकाश की गति से दूर निकल जाते थे।

लेकिन 2023 में, कुछ अजीब हुआ।

कहानी में मोड़ (The Plot Twist)

अप्रैल और फिर सितंबर 2023 में, ब्लैक होल एक "डार्क फेज" (अंधेरे चरण) से गुजरा। यह धूल और गैस के एक घने बादल से ढक गया, जिससे इसकी एक्स-रे रोशनी हमसे छिप गई। लेकिन जब यह छिपा हुआ था, तब ईस्ट एशियन VLBI नेटवर्क (एशिया भर के रेडियो डिशों को जोड़कर बनाया गया एक विशाल टेलीस्कोप) ने इसे रंगे हाथों पकड़ लिया।

उन्होंने एक ही समय में दो चीजें होते हुए देखीं, जो पूरी तरह से अलग दिशाओं में इशारा कर रही थीं:

स्थिर धारा (निरंतर जेट): ब्लैक होल का केंद्र अभी भी ऊर्जा की एक स्थिर, निरंतर धारा बाहर निकाल रहा था। यह धारा पुरानी, परिचित दिशा (दक्षिण-पूर्व/उत्तर-पश्चिम) की ओर इशारा कर रही थी। यह उस लाइटहाउस की किरण की तरह था जो कभी नहीं बदलती।
जंगली बुलेट्स (विवेकी ईजेक्टा): अचानक, ब्लैक होल ने गैस के नए "बुलेट्स" छोड़े। लेकिन लाइटहाउस की किरण का पीछा करने के बजाय, ये बुलेट्स बिल्कुल अलग दिशा (लगभग उत्तर/दक्षिण) में निकल गए।

उपमा (Analogy): एक बगीचे में लगे स्प्रिंकलर सिस्टम की कल्पना करें। मुख्य पाइप (निरंतर जेट) जमीन से जुड़ा हुआ है और पानी की एक स्थिर चाप में छिड़काव करता है। अचानक, कोई नोजल को लात मार देता है, और पानी की एक बड़ी बौछार बगल की ओर निकल जाती है, जो घास के बिल्कुल अलग हिस्से पर गिरती है। यहाँ भी ऐसा ही हुआ। "बुलेट्स" लगभग 40 डिग्री के कोण से भटक गए थे—अंतरिक्ष में यह एक बहुत बड़ा कोण है—और वे सामान्य से बहुत धीमी गति से चल रहे थे।

यह क्यों हुआ? "झुका हुआ डिस्क" सिद्धांत (The "Tilted Disk" Theory)

लेखकों ने एक नाटकीय स्पष्टीकरण प्रस्तावित किया है: ब्लैक होल की "डिनर प्लेट" टेढ़ी हो गई थी।

ब्लैक होल अपने चारों ओर घूमती हुई एक डिस्क (एक्रिशन डिस्क) से गैस खाता है। आमतौर पर, यह डिस्क एक पिज्जा की तरह सपाट होती है। ब्लैक होल का स्पिन और डिस्क एक सीध में होते हैं, इसलिए जेट सीधे ऊपर और नीचे की ओर निकलते हैं।

लेकिन शोधकर्ताओं का मानना है कि कोई विशाल और अदृश्य चीज़ (जैसे कोई गुजरता हुआ तारा या सिस्टम में मौजूद तीसरा पिंड) ब्लैक होल के बहुत करीब से गुजरी। इस "फ्लाईबाई" (पास से गुजरने की घटना) ने एक विशाल हाथ की तरह काम किया जिसने पिज्जा के किनारे को पकड़ा और उसे मरोड़ दिया।

बाहरी किनारा: डिस्क का बाहरी हिस्सा मुड़ गया और टेढ़ा हो गया। जब ब्लैक होल ने इस मुड़े हुए हिस्से से "बुलेट्स" (विवेकी ईजेक्टा) छोड़े, तो वे नई, झुकी हुई दिशा में निकल गए।
आंतरिक कोर: ब्लैक होल के सबसे करीब वाला डिस्क का हिस्सा भारी और जिद्दी होता है। वह तुरंत ब्लैक होल के स्पिन के साथ तालमेल बिठाकर वापस सीधा हो गया। इसलिए, स्थिर धारा (निरंतर जेट) मूल, सही दिशा की ओर इशारा करती रही।

यही कारण है कि दोनों जेट एक ही समय में अलग-अलग दिशाओं में इशारा कर रहे थे। यह यह भी समझाता है कि सिस्टम "अस्पष्ट" (obscured) क्यों हुआ: मुड़ी हुई बाहरी डिस्क ऊपर की ओर झुक गई और इसने हमारे दृश्य को ब्लॉक कर दिया, जैसे कोई व्यक्ति मेज पर झुककर मोमबत्ती को ढक ले।

"फ्लाईबाई" के प्रमाण

पेपर सुझाव देता है कि यह केवल एक रैंडम गड़बड़ी नहीं थी। बदलाव की अचानकता एक बाहरी बल की ओर इशारा करती है। लेखकों ने कंप्यूटर सिमुलेशन चलाकर दिखाया कि यदि कोई भारी वस्तु (जैसे कोई आवारा तारा) सिस्टम के पास से गुजरती है, तो वह बाहरी डिस्क को फाड़ सकती है और उसे टेढ़ा कर सकती है, जो बिल्कुल वैसा ही है जैसा उन्होंने देखा।

यह क्यों मायने रखता है?

यह खोज दो कारणों से बहुत बड़ी बात है:

यह एक रहस्य को सुलझाता है: वैज्ञानिक वर्षों से इस बात पर बहस कर रहे हैं कि क्या स्थिर जेट और विस्फोटक "बुलेट्स" एक ही जगह से आते हैं या अलग-अलग तंत्रों से। यह पेपर बताता है कि वे डिस्क के अलग-अलग हिस्सों से आते हैं: स्थिर जेट स्थिर आंतरिक कोर से आता है, जबकि जंगली बुलेट्स अराजक, मुड़े हुए बाहरी किनारों से आते हैं।
यह हमें ब्रह्मांड को समझने में मदद करता है: यह "अस्पष्ट चरण" जहाँ एक ब्लैक होल अपने ही मुड़े हुए डिस्क द्वारा छिपा लिया जाता है, अन्य सिस्टमों में भी हो सकता है, जिसमें अन्य आकाशगंगाओं के केंद्रों में स्थित सुपरमैसिव ब्लैक होल भी शामिल हैं। इसे समझने से हमें यह जानने में मदद मिलती है कि कुछ आकाशगंगाएं अचानक अपना स्वरूप क्यों बदल लेती हैं।

संक्षेप में: ब्लैक होल GRS 1915+105 को एक गुजरते हुए पिंड से ब्रह्मांडीय "व्हिपलाश" (झटका) मिला। इसके बाहरी डिस्क को मरोड़ दिया गया, जिससे नए जेट एक नई दिशा में निकल पड़े, जबकि इसका आंतरिक कोर शांत रहा और पुराने तरीके से ही इशारा करता रहा। यह एक ब्रह्मांडीय नृत्य है जहाँ संगीत तो बदल गया, लेकिन नर्तक एक ही समय में उस संदेश को समझ नहीं पाए।

यहाँ माइक्रोक्वेसर GRS 1915+105 के "ओब्स्क्योर्ड फेज" (अवरुद्ध अवस्था) के दौरान निरंतर जेट और विविक्त इजेक्टा (discrete ejecta) के बीच एक बड़े मिसअलाइनमेंट (विषमता) पर आधारित शोध पत्र का विस्तृत तकनीकी सारांश दिया गया है।

1. समस्या विवरण (Problem Statement)

माइक्रोक्वेसर GRS 1915+105, जो कि एक गैलेक्टिक लो-मास एक्स-रे बाइनरी (LMXB) है, का तीन दशकों से अधिक समय से व्यापक अध्ययन किया जा रहा है। ऐतिहासिक रूप से, इसके सापेक्षतावादी जेट्स (सापेक्षतावादी जेट्स - निरंतर और विविक्त दोनों) को लगभग $147^\circ$ के स्थिर स्थिति कोण (Position Angle - PA) और $\sim 64^\circ$ के दृश्य कोण (Viewing Angle - VA) को बनाए रखते हुए देखा गया है। हालाँकि, 2019 से, यह स्रोत एक "ओब्स्क्योर्ड फेज" (अवरुद्ध अवस्था) में प्रवेश कर गया है, जिसकी विशेषता भारी एक्स-रे अवशोषण ( $N_H > 10^{23} \text{--} 10^{24} \text{ cm}^{-2}$ ) है, जबकि यह रेडियो और इन्फ्रारेड बैंड में सक्रिय बना हुआ है। इस अवरोध (obscuration) को संचालित करने वाला भौतिक तंत्र और इसके संभावित प्रभाव जेट लॉन्चिंग ज्योमेट्री (जेट प्रक्षेपण ज्यामिति) पर क्या प्रभाव पड़ता है, यह स्पष्ट नहीं था। विशेष रूप से, यह अज्ञात था कि क्या निरंतर जेट (जो आंतरिक अभिवृद्धि प्रवाह से जुड़ा है) और विविक्त इजेक्टा (क्षणिक जेट) एक ही सामान्य लॉन्चिंग अक्ष साझा करते हैं या क्या ऐसी अवरुद्ध अवस्थाओं के दौरान उनकी ज्यामिति अलग हो जाती है।

2. कार्यप्रणाली (Methodology)

लेखकों ने ईस्ट एशियन VLBI नेटवर्क (EAVN) का उपयोग करते हुए एक मल्टी-एपॉक, मल्टी-फ्रीक्वेंसी वेरी लॉन्ग बेसलाइन इंटरफेरोमेट्री (VLBI) अभियान और आर्काइवल डेटा (Karl G. Jansky VLA से) संचालित किया।

अवलोकन (Observations):
- EAVN: अप्रैल 2023 में एक रेडियो फ्लेयर के दौरान दो आवृत्तियों पर GRS 1915+105 का अवलोकन किया गया: 6.7 GHz (विविक्त इजेक्टा को ट्रैक करने के लिए) और 43 GHz (कॉम्पैक्ट निरंतर जेट कोर को ट्रैक करने के लिए)। छह एपॉक्स (epochs) का अवलोकन किया गया।
- VLA: सितंबर 2023 में एक आगामी फ्लेयर घटना का अध्ययन करने के लिए आर्काइवल X-बैंड (10 GHz) डेटा का विश्लेषण किया गया।
डेटा रिडक्शन (Data Reduction):
- EAVN डेटा को AIPS का उपयोग करके कैलिब्रेट किया गया और DIFMAP में सेल्फ-कैलिब्रेट किया गया। एस्ट्रोमेट्रिक सटीकता सुनिश्चित करने के लिए कैलिब्रेटर J1925+1227 का उपयोग करके फेज रेफरेंसिंग की गई।
- VLA डेटा को CASA पाइपलाइन का उपयोग करके प्रोसेस किया गया।
विश्लेषण तकनीकें (Analysis Techniques):
- मॉडल फिटिंग: कोर और इजेक्टा घटकों के फ्लक्स डेंसिटी, रेडियल दूरी, आकार और PA को निकालने के लिए गोलाकार और दीर्घवृत्ताकार गॉसियन फंक्शन (DIFMAP के MODELFIT के माध्यम से) का उपयोग करके स्रोत संरचना को मॉडल किया गया।
- काइनेटिक्स (Kinematics): घटकों की स्थितियों पर समय के साथ लीनियर फिटिंग के माध्यम से आभासी गति (apparent speeds) प्राप्त की गई। आंतरिक वेग और दृश्य कोण (Viewing Angles) मानक सापेक्षतावादी काइनेटिक समीकरणों का उपयोग करके गणना किए गए।
- सिमुलेशन (Simulations): अचानक आए ज्यामितीय परिवर्तनों को समझाने के लिए, लेखकों ने PHANTOM कोड का उपयोग करके स्मूथ पार्टिकल हाइड्रोडायनामिक्स (SPH) सिमुलेशन किया। उन्होंने एक फ्लाईबाय ऑब्जेक्ट (द्रव्यमान $3 M_\odot$ , पेरीसेंटर 0.5 AU) द्वारा विक्षेपित एक पतले अभिवृद्धि डिस्क (accretion disk) को मॉडल किया, जो यह परीक्षण करने के लिए था कि क्या ज्वारीय बल (tidal forces) डिस्क वारपिंग (डिस्क के मुड़ने) को प्रेरित कर सकते हैं।

3. मुख्य योगदान (Key Contributions)

पृथक जेट अक्षों का पहला प्रत्यक्ष अवलोकन: यह अध्ययन GRS 1915+105 में एक निरंतर जेट और विविक्त इजेक्टा का पहला समकालिक, उच्च-रिज़ॉल्यूशन अवलोकन प्रदान करता है, जो एक विशाल कोणीय मिसअलाइनमेंट (angular misalignment) प्रदर्शित करता है।
"ओब्स्क्योर्ड फेज" जेट भौतिकी का लक्षण वर्णन: यह एक्स-रे ओब्स्क्योर्ड अवस्था को सीधे समय-परिवर्तनीय जेट लॉन्चिंग ज्यामिति से जोड़ता है, जो एक एकल, निश्चित जेट अक्ष की धारणा को चुनौती देता है।
तंत्र प्रस्ताव (Mechanism Proposal): लेखक एक एकीकृत परिदृश्य प्रस्तावित करते हैं जहाँ एक बाहरी विक्षोभ (फ्लाईबाय/तृतीयक वस्तु) बाहरी अभिवृद्धि डिस्क को मोड़ (warp) देता है, जिससे विविक्त इजेक्टा झुके हुए सब-डिस्क से लॉन्च होते हैं, जबकि आंतरिक डिस्क ब्लैक होल स्पिन के साथ तेजी से पुनर्गठित (realign) होती है, जिससे स्थिर निरंतर जेट बना रहता है।
सिमुलेशन सत्यापन: शोध पत्र संख्यात्मक साक्ष्य प्रदान करता है कि एक एकल फ्लाईबाय घटना आवश्यक डिस्क वार्पिंग ( $\sim 20^\circ$ सिमुलेशन में, संभावित रूप से गैर-रेखीय युग्मन के साथ अधिक) उत्पन्न कर सकती है, जो देखे गए $\sim 40^\circ$ मिसअलाइनमेंट की व्याख्या करती है।

4. मुख्य परिणाम (Key Results)

A. स्थिति कोणों का बड़ा मिसअलाइनमेंट (Large Misalignment of Position Angles)

निरंतर जेट (43 GHz): आंतरिक निरंतर जेट ने $146^\circ \text{--} 158^\circ$ का PA बनाए रखा, जो ऐतिहासिक लंबे समय से चले आ रहे जेट दिशा ( $\sim 147^\circ$ ) के अनुरूप है।
विविक्त इजेक्टा (6.7 GHz और 10 GHz): अप्रैल 2023 और सितंबर 2023 के फ्लेयर्स के दौरान लॉन्च किए गए विविक्त इजेक्टा ने क्रमशः $\sim 188^\circ$ (अप्रैल) और $\sim 174^\circ$ (सितंबर) का PA प्रदर्शित किया।
कोणीय विचलन (Angular Deviation): निरंतर जेट और विविक्त इजेक्टा के बीच मिसअलाइनमेंट $\sim 40^\circ \text{--} 46^\circ$ तक पहुँच गया, जो दशकों से देखे जा रहे स्थिर SE–NW अक्ष से एक महत्वपूर्ण विचलन है।

B. निम्न आंतरिक वेग (Low Intrinsic Velocity)

अप्रैल 2023 के विविक्त इजेक्टा $\sim 6.5 \text{ mas day}^{-1}$ की आभासी गति से चले।
नए दृश्य कोण (Viewing Angle) $89^\circ \pm 1^\circ$ (लगभग एज-ऑन) को देखते हुए, आंतरिक वेग की गणना $\sim 0.35 c$ की गई।
यह GRS 1915+105 के लिए अब तक की सबसे धीमी आंतरिक गति है, जो पहले देखे गए सापेक्षतावादी जेट्स ( $> 0.9 c$ ) के बिल्कुल विपरीत है जब सिस्टम ओब्स्क्योर्ड नहीं था।

C. पुनरावृत्ति (Recurrence)

सितंबर 2023 के एक बाद के फ्लेयर में समान मिसअलाइनमेंट पाया गया, जो पुष्टि करता है कि समय-परिवर्तनीय जेट ज्यामिति एक आवर्ती विशेषता है, न कि कोई एक बार की विसंगति।

D. सिमुलेशन परिणाम (Simulation Results)

एक फ्लाईबाय ऑब्जेक्ट के SPH सिमुलेशन ने बाहरी डिस्क में $\sim 20^\circ$ आयाम के साथ एक वार्प (warp) उत्पन्न किया। लेखक तर्क देते हैं कि वार्प्ड डिस्क और क्षणिक जेट के बीच गैर-रेखीय युग्मन (non-linear coupling) इस प्रभाव को देखे गए $\sim 46^\circ$ तक बढ़ा सकता है।
सिमुलेशन इस परिकल्पना का समर्थन करता है कि बाहरी डिस्क फटी हुई या झुकी हुई (tilted) होती है, जबकि आंतरिक डिस्क ब्लैक होल स्पिन के साथ संरेखित रहती है (बार्डन-पेटर्सन प्रभाव), जो दो अलग-अलग जेट दिशाओं के सह-अस्तित्व की व्याख्या करती है।

5. महत्व (Significance)

जेट लॉन्चिंग तंत्र: परिणाम इस परिकल्पना का समर्थन करते हैं कि ब्लैक होल एक्स-रे बाइनरीज (BHXRBs) में निरंतर जेट और क्षणिक विविक्त इजेक्टा मौलिक रूप से भिन्न क्षेत्रों या तंत्रों से उत्पन्न हो सकते हैं। निरंतर जेट स्थिर ब्लैक होल स्पिन अक्ष से जुड़ा प्रतीत होता है, जबकि विविक्त इजेक्टा को गतिशील रूप से विकसित, वार्प्ड बाहरी अभिवृद्धि डिस्क से लॉन्च किया जा सकता है।
अवरुद्ध चरणों (Obscured Phases) को समझना: यह अध्ययन GRS 1915+105 और समान प्रणालियों (जैसे V404 Cyg) और एक्स-रे चेंजिंग-लुक एक्टिव गैलेक्टिक न्यूक्लिआई (CLAGN) के लिए एक भौतिक स्पष्टीकरण प्रदान करता है। यह सुझाव देता है कि एक्स-रे अवरोध केवल अभिवृद्धि दर में परिवर्तन के बजाय, दृष्टि रेखा (line of sight) में आती हुई एक वार्प्ड या मोटी हुई बाहरी डिस्क के कारण होता है।
बाहरी विक्षोभ (External Perturbations): 30 वर्षों की स्थिरता के बाद इतने नाटकीय, अचानक परिवर्तन का पता चलना एक बाहरी टॉर्क (torque) की क्रिया को दर्शाता है, जो संभवतः एक तृतीयक वस्तु या विशाल साथी का करीबी फ्लाईबाय है, जो बाइनरी सिस्टमों में अनदेखे साथियों का पता लगाने के लिए एक नया नैदानिक उपकरण प्रदान करता है।
सामान्य खगोलीय निहितार्थ: निष्कर्ष क्षणिक घटनाओं को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण सुराग प्रदान करते हैं, जो यह सुझाव देते हैं कि डिस्क वार्पिंग और टियरिंग (tearing), स्टेलर-मास ब्लैक होल से लेकर सुपरमैसिव ब्लैक होल तक, विभिन्न द्रव्यमान पैमानों पर जेट पुनर्रचना (jet reorientation) और एक्स-रे अवरोध के प्रमुख चालक हैं।