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Sub-luminous Type IIP SN 2024abfl as a result of a significantly low energy Fe-core collapse

यह शोध पत्र NGC 2146 में अत्यंत धुंधले टाइप IIP सुपरनोवा SN 2024abfl के बहु-तरंगदैर्ध्य प्रेक्षणों और हाइड्रोडायनामिक मॉडलिंग को प्रस्तुत करता है, जो यह प्रकट करता है कि यह एक सघन, कम द्रव्यमान वाले पूर्वज (प्रोजेनेटर) से होने वाले कम-ऊर्जा वाले कोर-कोलेप्स विस्फोट का परिणाम है, जो ऐसे आयोजनों के तंत्र पर नए प्रतिबंध प्रदान करता है।

मूल लेखक: Rishabh Singh Teja, D. K. Sahu, G. C. Anupama, Avinash Singh, Amrit Dutta, Gitika Rameshan, Hrishav Das, Koji S Kawabata, Mridweeka Singh, Varun Bhalerao

प्रकाशित 2026-05-29✓ Author reviewed ⓘ

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CC BY 4.0

मूल लेखक: Rishabh Singh Teja, D. K. Sahu, G. C. Anupama, Avinash Singh, Amrit Dutta, Gitika Rameshan, Hrishav Das, Koji S Kawabata, Mridweeka Singh, Varun Bhalerao

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 नहीं लिखा है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें

कल्पना कीजिए कि ब्रह्मांड एक विशाल, हलचल भरे निर्माण स्थल की तरह है जहाँ विशाल तारे गगनचुंबी इमारतों की तरह हैं। इनमें से अधिकांश गगनचुंबी इमारतें, जब वे अपने जीवन के अंत में पहुँचती हैं, तो वे केवल चुपचाप नहीं ढह जातीं; वे सुपरनोवा के रूप में जानी जाने वाली शानदार, आँखों को चौंधिया देने वाली आतिशबाजी में फट जाती हैं। आमतौर पर, ये विस्फोट भव्य आतिशबाजी के प्रदर्शन की तरह होते हैं, जो हफ्तों तक पूरे शहरों (आकाशगंगाओं) से अधिक चमकदार होते हैं।

लेकिन खगोलविदों ने हाल ही में एक बहुत अलग प्रकार का विस्फोट देखा है: SN 2024abfl।

इस घटना को एक विशाल आतिशबाजी के रूप में नहीं, बल्कि सामान्य आतिशबाजी की तुलना में एक बहुत शांत, मंद स्पार्कलर (फुलझड़ी) के रूप में सोचें। यहाँ वैज्ञानिकों ने जो पाया है उसकी कहानी है, जिसे सरल रूप में समझाया गया है:

1. पड़ोस का "सबसे मंद स्पार्कलर"

टीम ने SN 2024abfl नामक एक सुपरनोवा की खोज की। यह एक "Type IIP" सुपरनोवा है, जो तारों के विस्फोटों का एक विशिष्ट परिवार है जिसमें आमतौर पर एक लंबा, सपाट "पलेटो" (plateau) चरण होता है जहाँ वे फीके पड़ने से पहले कुछ समय के लिए चमकदार बने रहते हैं।

हालाँकि, SN 2024abfl इस परिवार का अब तक का सबसे मंद सदस्य है।

उपमा: यदि एक सामान्य सुपरनोवा एक चमकीले स्टेडियम की फ्लडलाइट की तरह है, तो SN 2024abfl एक अकेली, मंद नाइटलाइट की तरह है।
"सपाट" पलेटो: आमतौर पर, ये तारे धीरे-धीरे फीके पड़ जाते हैं। लेकिन यह वाला अविश्वसनीय रूप से जिद्दी था। इसकी चमक लंबे समय तक लगभग बिल्कुल वैसी ही रही, यह इतनी धीरे गिरी कि इसे देखना एक ऐसी मोमबत्ती को देखने जैसा था जो बुझने से इनकार कर देती है। इसने बिना किसी बदलाव के लगभग 126 दिनों तक अपनी मंद चमक बनाए रखी।

ማ 2. दूरी का रहस्य

यह तारा NGC 2146 नामक आकाशगंगा में फटा था। लंबे समय तक, खगोलविदों ने इस बात पर बहस की कि यह आकाशगंगा कितनी दूर है। कुछ ने कहा कि यह दूर (जैसे 15 मिलियन मील दूर) थी, दूसरों ने कहा कि यह करीब थी।

जासूसी कार्य: टीम ने "एक्सपैंडिंग फोटोस्फीयर मेथड" (Expanding Photosphere Method) नामक एक विधि का उपयोग किया। कल्पना कीजिए कि एक गुब्बारा फूल रहा है। यदि आप जानते हैं कि हवा रबर को कितनी तेजी से बाहर धकेल रही है, और आप माप सकते हैं कि आपकी खिड़की से गुब्बारा कितना बड़ा दिखता है, तो आप सटीक रूप से गणना कर सकते हैं कि आप कितनी दूर हैं।
परिणाम: उन्होंने निर्धारित किया कि आकाशगंगा वास्तव में काफी करीब (लगभग 7 से 9 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर) है। यह दूरी महत्वपूर्ण है क्योंकि इसने पुष्टि की कि यह केवल "दूर और धुंधला" नहीं था; यह वास्तव में आंतरिक रूप से मंद था। यह शुरुआत से ही एक कमजोर विस्फोट था।

3. "स्लो-मोशन" विस्फोट

जब तारे फटते हैं, तो वे अविश्वसनीय गति से गैस बाहर फेंकते हैं।

उपमा: एक सामान्य सुपरनोवा 10,000 मील प्रति घंटे की रफ्तार से तोप का गोला दागने जैसा है। SN 2024abfl एक पंख को धीरे से धकेलने वाली मंद हवा की तरह था।
प्रमाण: प्रकाश (स्पेक्ट्रा) को देखकर, टीम ने देखा कि इस विस्फोट से निकलने वाली गैस बहुत धीमी गति से चल रही थी। प्रकाश की रेखाएं बहुत संकरी थीं, जो संकेत देती थीं कि पदार्थ बिना किसी बड़े बल के बाहर नहीं भाग रहा था।

4. "कमजोर इंजन" और छोटा प्रोगेनिटर (पूर्वज तारा)

यह इतना कमजोर क्यों था? टीम ने यह पता लगाने के लिए कि किस प्रकार के तारे ने इसे जन्म दिया, शक्तिशाली कंप्यूटर सिमुलेशन (जैसे तारों के लिए एक आभासी क्रैश-टेस्ट) का उपयोग किया।

प्रोगेनिटर (Progenitor): उन्होंने पाया कि फटने वाला तारा संभवतः एक रेड सुपरजायंट (एक विशाल, ठंडा तारा) था, लेकिन "जायंट" के पैमाने पर छोटे छोर पर था, जिसका वजन हमारे सूर्य के द्रव्यमान से लगभग 9 से 10 गुना था।
ऊर्जा: विस्फोट अविश्वसनीय रूप से कम ऊर्जा वाला था।
- उपमा: एक विशिष्ट सुपरनोवा उतनी ऊर्जा छोड़ता है जो एक अरब परमाणु बमों के बराबर होती है। यह विस्फोट इसकी तुलना में एक बहुत छोटे पटाखे (लगभग 0.05 "foe", एक इकाई जिसका खगोलशास्त्री सुपरनोवा ऊर्जा के लिए उपयोग करते हैं) के बराबर ऊर्जा छोड़ता है।
निकल (Nickel): ये विस्फोट आमतौर पर निकल-56 नामक एक भारी धातु बनाते हैं, जो एक रेडियोधर्मी बैटरी की तरह काम करती है ताकि तारा चमकता रहे। SN 2024abfl के पास लगभग कोई बैटरी नहीं बची थी; इसने बहुत कम निकल (हमारे सूर्य के द्रव्यमान का लगभग 0.003 गुना) पैदा किया। यही कारण है कि यह इतना मंद था।

5. पड़ोस का संबंध

दिलचस्प बात यह है कि यह मंद तारा उसी आकाशगंगा में फटा है जहाँ एक अन्य प्रसिद्ध सुपरनोवा, SN 2018zd, हुआ था, जो कुछ ही वर्षों पहले हुआ था। वे ब्रह्मांडीय अर्थ में पड़ोसी हैं। जबकि SN 2018zd एक अलग प्रकार की घटना थी, एक ही आकाशगंगा में दो ऐसी विशिष्ट विस्फोटों का होना खगोलविदों को उस विशिष्ट वातावरण में तारों के अलग-अलग तरीकों से मरने के बारे में समझने में मदद करता है।

निचोड़

SN 2024abfl एक ब्रह्मांडीय विसंगति है। यह साबित करता है कि सभी विशाल तारे धमाके के साथ विदा नहीं लेते। कुछ, विशेष रूप से वे जो द्रव्यमान के पैमाने पर निचले स्तर पर हैं, कम ऊर्जा वाले पतन (collapse) के साथ समाप्त हो सकते हैं। उन्हें मरने के लिए एक विशाल विस्फोट की आवश्यकता नहीं होती; वे बस एक सौम्य, मंद और बहुत धीमी गिरावट के साथ खत्म हो सकते हैं।

यह खोज खगोलविदों को तारों के जीवन के अंत के पूर्ण विस्तार को समझने में मदद करती है, यह दिखाते हुए कि कैसे "कमजोर" विस्फोट भी ब्रह्मांड के भौतिकी के बारे में एक कहानी सुनाते हैं।

तकनीकी सारांश: एक अत्यंत कम ऊर्जा वाले Fe-कोर कोलैप्स के परिणामस्वरूप उप-दीप्तिमान टाइप IIP SN 2024abfl

समस्या और प्रेरणा
निम्न-दीप्तिमान टाइप IIP सुपरनोवा (LLIIP) की प्रकृति बहस का विषय बनी हुई है, विशेष रूप से उनके प्रोगेनेटर द्रव्यमान और विस्फोट तंत्र के संबंध में। जबकि प्रत्यक्ष इमेजिंग अक्सर कम-द्रव्यमान वाले रेड सुपरजाइंट (RSG) प्रोगेनेटर ( $9-12 M_\odot$ ) का सुझाव देती है, हाइड्रोडायनामिकल मॉडल और विश्लेषणात्मक बाधाएं ऐतिहासिक रूप से महत्वपूर्ण फॉलबैक वाली मध्यम-से-उच्च द्रव्यमान वाली तारों सहित द्रव्यमान की एक विस्तृत श्रृंखला प्रस्तुत करती हैं। इसके अलावा, होस्ट गैलेक्सी NGC 2146 की दूरी, जहाँ पास का SN 2024abfl और सुविख्यात SN 2018zd स्थित हैं, अनिश्चित रही है (साहित्य में $\sim13$ से $22$ Mpc के बीच), जो आंतरिक विस्फोट मापदंडों के व्युत्पन्न को जटिल बनाती है। यह शोध पत्र इसके दूरी, विस्फोट ऊर्जा, निकिल द्रव्यमान और प्रोगेनेटर गुणों को सीमित करने के लिए SN 2024abfl के व्यापक बहु-तरंगदैर्ध्य अवलोकनों को प्रस्तुत करके इन अनिश्चितताओं को संबोधित करता है।

कार्यप्रणाली
लेखकों ने खोज (JD 2460630.08) से लेकर नेबुलर चरण ( $\sim160$ दिन) तक SN 2024abfl के व्यापक फोटोमेट्रिक और स्पेक्ट्रोस्कोपिक मॉनिटरिंग का संचालन किया।

अवलोकन: GROWTH-India टेलीस्कोप (GIT) और 2.0-m हिमालयन चंद्रा टेलीस्कोप (HCT) का उपयोग करके SDSS फिल्टर में उच्च-कैडेंस फोटोमेट्री प्राप्त की गई, जिसे ZTF, ATLAS और Swift/UVOT डेटा द्वारा पूरक किया गया। ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा को 4000–9000 Å को कवर करते हुए HCT के HFOSC उपकरण का उपयोग करके सुरक्षित किया गया।
दूरी निर्धारण: लेखकों ने स्टैंडर्डाइज्ड कैंडल मेथड (SCM) और एक्सपैंडिंग फोटोस्फीयर मेथड (EPM) का उपयोग करके एक स्वतंत्र दूरी विश्लेषण किया। उन्होंने Hamuy et al. (2001), Dessart & Hillier (2005), और Vogl et al. (2019) के डिल्यूशन फैक्टर्स को लागू करते हुए Fe II $\lambda$ 5169 वेगों और कलर टेम्परेचर का उपयोग किया।
भौतिक पैरामीटर अनुमान: $^{56}$ Ni द्रव्यमान का अनुमान SN 1987A के साथ स्यूडो-बोलोमेट्रिक लाइट कर्व की तुलना करके और रेडियोधर्मी क्षय मॉडल को फिट करके लगाया गया।
हाइड्रोडायनामिकल मॉडलिंग: लेखकों ने प्रोगेनेटर मॉडल को विकसित करने के लिए MESA (मॉड्यूल्स फॉर एक्सपेरिमेंट्स इन स्टेलर एस्ट्रोफिजिक्स) कोड का उपयोग किया और विस्फोट तथा सिंथेटिक अवलोकनों (लाइट कर्व और वेग) का अनुकरण करने के लिए STELLA कोड का उपयोग किया। उन्होंने शून्य-आयु मुख्य अनुक्रम (ZAMS) द्रव्यमान (9–15 $M_\odot$ ) और विस्फोट ऊर्जाओं की एक श्रृंखला का परीक्षण किया।

मुख्य परिणाम

दूरी: EPM और SCM विश्लेषण NGC 2146 के लिए लगभग $7-9$ Mpc की दूरी प्रदान करते हैं (विश्लेषण के लिए $9.6 \pm 1.0$ Mpc को अपनाया गया है), जो कुछ पिछले अनुमानों ( $\sim15.6$ Mpc) की तुलना में काफी कम है।
लाइट कर्व गुण: SN 2024abfl को सबसे कम खोजे गए टाइप IIP सुपरनोवा में से एक के रूप में पहचाना गया है, जिसका मिड-प्लेटो एब्सोल्यूट मैग्नीट्यूड $M_V \approx -13.8$ mag है। यह एक अभूतपूर्व फ्लैट प्लेटो विकास प्रदर्शित करता है जिसका गिरावट दर केवल $0.10 \pm 0.04$ mag/100 days है। प्लेटो की अवधि $126 \pm 1$ दिनों का अनुमान है।
विस्फोट पैरामीटर: यह घटना अत्यंत कम विस्फोट ऊर्जा ( $E_{exp} \lesssim 0.05$ foe) और बहुत कम संश्लेषित निकिल द्रव्यमान ( $M_{Ni} \approx 0.0035 \pm 0.0006 M_\odot$ ) द्वारा लक्षित है।
स्पेक्ट्रल विकास: स्पेक्ट्रा कम विस्तार वेगों ( $\sim1500-2000$ km s $^{-1}$ के लिए Fe II) को दर्शाने वाले संकीर्ण P-Cygni प्रोफाइल दिखाते हैं। स्पेक्ट्रल विकास अन्य LLIIP घटनाओं के समान है लेकिन विशिष्ट रूप से संकीर्ण रेखाओं के साथ है। मिड-प्लेटो के आसपास एक विचित्र डबल-पीक्ड H $\alpha$ प्रोफाइल उभरा, जो संभावित रूप से कोल्ड डेंस शेल्स या विशिष्ट धातु रेखाओं से जुड़ा हो सकता है, हालांकि इस कार्य में इसे निश्चित रूप से CSM इंटरैक्शन के रूप में नहीं जोड़ा गया है।
प्रोगेनेटर बाधाएं: हाइड्रोडायनामिकल मॉडलिंग इंगित करती है कि उच्च-द्रव्यमान वाले प्रोगेनेटर ( $\gtrsim 12-15 M_\odot$ ) देखे गए निम्न दीप्तिमान और निम्न वेगों को पुनरुत्पादित करने में विफल रहते हैं। अवलोकन $9-10 M_\odot$ के ZAMS द्रव्यमान, $7-8 M_\odot$ के इजेक्टा द्रव्यमान और $< 500 R_\odot$ की त्रिज्या वाले एक कॉम्पैक्ट, कम-द्रव्यमान वाले RSG प्रोगेनेटर के विस्फोट द्वारा सर्वोत्तम रूप से मेल खाते हैं।
विस्फोट तंत्र: प्लेटो-टू-टेल ट्रांजिशन पर कलर इवोल्यूशन विश्लेषण से पता चलता है कि यह घटना इलेक्ट्रॉन-कैप्चर सुपरनोवा (ECSN) के बजाय आयरन-कोर कोलैप्स से उत्पन्न हुई थी, बावजूद इसके कि ऊर्जा बहुत कम थी।

महत्व और दावे
यह शोध पत्र दावा करता है कि SN 2024abfl एक कम-ऊर्जा वाले Fe-कोर कोलैप्स विस्फोट के चरम मामले का प्रतिनिधित्व करता है। स्वतंत्र दूरी माप और विस्तृत हाइड्रोडायनामिकल मॉडलिंग को जोड़कर, लेखक एक कम-द्रव्यमान ( $9-10 M_\odot$ ) वाले प्रोगेनेटर के पक्ष में मजबूत बाधाएं प्रदान करते हैं, जो LLIIP घटनाओं के लिए अक्सर प्रस्तावित उच्च-द्रव्यमान वाले परिदृश्यों को खारिज करती हैं। यह अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि इस प्रकार के कम-ऊर्जा वाले विस्फोट, भारी प्रोगेनेटर से महत्वपूर्ण फॉलबैक की आवश्यकता के बिना, Fe-कोर कोलैप्स परिदृश्यों में घटित हो सकते हैं, जिससे वे स्टेलर इवोल्यूशन और कोर-कोलैप्स तंत्रों की विविधता की सीमाओं पर महत्वपूर्ण बाधाएं प्रदान करते हैं। लेखक नोट करते हैं कि जबकि उनके मॉडल सामान्य व्यवहार को संतोषजनक रूप से पुनरुत्पादित करते हैं, एक पूर्ण एक-से-एक मिलान के लिए और भी अधिक कॉम्पैक्ट प्रोगेनेटर या $^{56}$ Ni के अलग मिश्रण की आवश्यकता हो सकती है, जिनका पूरी तरह से अन्वेषण नहीं किया गया था।