A spectacular multi-wavelength transient associated with an off-axis relativistic jet

ब्रह्मांड की कल्पना एक विशाल, ब्रह्मांडीय मंच के रूप में करें जहाँ तारे आमतौर पर अनुमानित प्रदर्शन करते हैं: वे फटते हैं, फीके पड़ जाते हैं, या धीरे-धीरे ढह जाते हैं। लेकिन कभी-कभी, एक ब्रह्मांडीय अभिनेता ऐसा स्टंट करता है जो इतना जंगली होता है कि वह पटकथा को ही तोड़ देता है। AT 2019ijn नामक एक ब्रह्मांडीय घटना के साथ बिल्कुल ऐसा ही हुआ।

खगोलविदों की एक टीम, जो अंतरगांगेय जासूसों की तरह काम कर रही थी, ने वेरी लार्ज एरे (VLA) नामक एक विशाल रेडियो टेलीस्कोप एरे के माध्यम से आकाश का निरीक्षण करके इस रहस्य का पता लगाया। वे उन चीजों की तलाश में थे जो रेडियो तरंगों में जोर से चिल्लाती हैं लेकिन दृश्य प्रकाश (visible light) में चुपचाप फुसफुसाती हैं। अधिकांश ब्रह्मांडीय विस्फोट पटाखों की तरह होते हैं: आप पहले चमकदार चमक देखते हैं, और फिर बाद में धमाका सुनते हैं। AT 2019ijn अलग था। यह एक "मशीन में भूत" (ghost in the machine) की तरह था जो पूरे एक साल तक दृश्य प्रकाश में छिपा रहा और फिर अचानक रेडियो तरंगों में चीखने लगा।

रहस्य का खुलना: एक साल की देरी

यहाँ अजीब बात यह है: यह घटना पहली बार 31 मई, 2019 को दृश्य प्रकाश में चमकी। यह एक शानदार, नीली चमक थी जो तेजी से उभरी (अपने समय में केवल लगभग 7 दिनों में) और फिर 38 दिनों से अधिक समय तक धीरे-धीरे फीकी पड़ती गई। यह इतना उज्ज्वल था कि इसने लगभग 10⁴⁴ erg/s की शक्ति के साथ चमक बिखेरी (यह बहुत अधिक ऊर्जा है!)।

लेकिन फिर, सन्नाटा छा गया। पूरे एक साल तक, रेडियो टेलीस्कोपों ने कुछ नहीं देखा। वह उनके लिए अदृश्य था। फिर, 21 जुलाई, 2020 को, रेडियो "धमाका" आखिरकार आ पहुँचा। रेडियो संकेत अविश्वसनीय रूप से मजबूत था, जो 6.2 mJy (रेडियो चमक की एक इकाई) तक चरम पर पहुँचा, और यह केवल फीका नहीं पड़ा; यह 6 वर्षों से अधिक समय तक चमकता रहा।

लेखकों का सुझाव है कि यह देरी इसलिए हुई क्योंकि विस्फोट ऊर्जा की एक अत्यंत तीव्र, संकीर्ण किरण—एक सापेक्षिक जेट (relativistic jet)—फायर कर रहा था—लेकिन यह हमारी ओर नहीं था। अंधेरे में घूमती हुई एक शक्तिशाली टॉर्च की कल्पना करें। यदि बीम आपसे दूर है, तो आप कुछ नहीं देखते। लेकिन जैसे-जैसे बीम धीमी होती है और फैलती है, यह अंततः आपकी आँखों की ओर घूम जाती है। यहाँ संभवतः वही हुआ: जेट "ऑफ-एक्सिस" (off-axis) था, जिसका अर्थ है कि यह पृथ्वी से थोड़ा दूर इशारा कर रहा था, जिससे रेडियो सिग्नल देर से पहुँचा।

यह क्या नहीं था: सामान्य संदिग्धों को खारिज करना

वैज्ञानिक बहुत सावधान थे कि क्या यह केवल एक सामान्य तारा विस्फोट था। उन्होंने साक्ष्यों की जांच की और कहा, "नहीं।"

• एक मानक सुपरनोवा नहीं: एक विशाल तारे की मृत्यु से उत्पन्न होने वाले सामान्य विस्फोट (सुपरनोवा) में इस तरह के चमकीले और लंबे समय तक चलने वाले रेडियो सिग्नल को बनाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है। यहाँ ऊर्जा का अनुमान 2 × 10⁵² erg लगाया गया था, जो एक मानक विस्फोट के लिए बहुत अधिक है।
• गामा-रे बर्स्ट (GRB) नहीं: आमतौर पर, जब हम इस तरह का जेट देखते हैं, तो वह एक गामा-रे बर्स्ट होता है, जो उच्च-ऊर्जा एक्स-रे और गामा किरणों में चिल्लाता है। लेकिन AT 2019ijn इन उच्च-ऊर्जा बैंडों में शांत था। इसमें वह "उच्च-ऊर्जा की चीख" नहीं थी जो आमतौर पर तब आती है जब जेट सीधे हमारी ओर हो।
• सुपरलुमिनस सुपरनोवा (SLSN) नहीं: ये विस्फोटों के "सुपरस्टार" हैं, लेकिन वे भी आमतौर पर AT 2019ijn की तुलना में बहुत तेजी से फीके पड़ जाते हैं। यहाँ का रेडियो ग्लो वर्षों बाद इन घटनाओं से जो हम आमतौर पर देखते हैं, उससे 10 से 100 गुना अधिक चमकदार था।

प्रमुख सिद्धांत: एक ब्लैक होल द्वारा तारा खाना

तो, इसका कारण क्या था? लेखक सुझाव देते हैं कि सबसे संभावित अपराधी एक टाइडल डिसरप्शन इवेंट (TDE) है।

कल्पना कीजिए कि एक ब्लैक होल (एक ब्रह्मांडीय वैक्यूम क्लीनर) जो हमारे सूर्य के केंद्र में देखे जाने वाले सामान्य दिग्गजों की तुलना में थोड़ा छोटा है। यह संभवतः एक "मध्यवर्ती-द्रव्यमान" (intermediate-mass) का ब्लैक होल है, जिसका वजन हमारे सूर्य के द्रव्यमान से 10⁴ और 10⁶ गुना के बीच है। यह एक छोटे, तारा-निर्माण करने वाले बौने गैलेक्सी (dwarf galaxy) में रहता है।

एक दिन, एक तारा बहुत करीब चला आया। ब्लैक होल का गुरुत्वाकर्षण इतना शक्तिशाली था कि उसने तारे को छिन्न-भिन्न कर दिया। यह कोई कोमल अलगाव नहीं है; यह एक हिंसक विनाश है। तारे का पदार्थ ब्लैक होल के चारों ओर एक घूमती हुई डिस्क में बदल गया, जो गर्म होकर नीला चमकने लगा (वही ऑप्टिकल फ्लेयर जो हमने 2019 में देखा था)।

लेकिन यहाँ मुख्य बात है: जैसे ही ब्लैक होल ने तारे को निगलना शुरू किया, उसने केवल खाया ही नहीं; उसने प्रकाश की गति के करीब जाने वाले कणों का एक शक्तिशाली जेट भी छोड़ा। क्योंकि यह जेट हमसे थोड़ा दूर (off-axis) था, हमने प्रारंभिक विस्फोट नहीं देखा। हमने केवल "आफ्टरग्लो" (पश्च-दीप्ति) तब देखी जब जेट इतना धीमा हो गया कि दृश्यमान हो सके, जिसमें एक अतिरिक्त वर्ष लग गया।

प्रमाण: एक ब्रह्मांडीय उंगलियों के निशान (Cosmic Fingerprint)

उन्हें कैसे पता कि यह एक ब्लैक होल है और कुछ और नहीं? उन्होंने होस्ट गैलेक्सी (मेजबान आकाशगंगा) को देखा, जो लगभग 1.4 बिलियन प्रकाश वर्ष दूर (रेडशिफ्ट z = 0.273) एक छोटा बौना गैलेक्सी है।

• होस्ट: गैलेक्सी युवा है और नए सितारों से भरी है, लेकिन यह बहुत बड़ी नहीं है। गैलेक्सी के आकार के आधार पर, गणित बताता है कि इसके भीतर का ब्लैक होल उस 10,000 से 1,000,000 सौर द्रव्यमान की सीमा में होना चाहिए।
• गैस: जब उन्होंने गैलेक्सी से आने वाले प्रकाश को देखा, तो उन्होंने हाइड्रोजन गैस (Hα) की एक विस्तृत रेखा देखी। यह सुझाव देता है कि वहाँ बहुत सारी गैस घूम रही है, जो ब्लैक होल को खिलाने के लिए एक तारे के फटने की कहानी के अनुकूल है।
• रेडियो स्पेक्ट्रम: रेडियो तरंगें समय के साथ कैसे बदलीं (सपाट होकर फिर तीव्र होना), यह अंतरिक्ष में धीमी गति से चलते हुए एक संकीर्ण जेट के कंप्यूटर सिमुलेशन से पूरी तरह मेल खाता है। एक साधारण, गोल विस्फोट (जैसे एक मानक सुपरनोवा) डेटा के साथ फिट नहीं बैठ सकता था।

निर्णय

शोध पत्र निष्कर्ष निकालता है कि AT 2019ijn संभवतः एक कम-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल से उत्पन्न एक जेटेड टाइडल डिसरप्शन इवेंट (jetted TDE) है, जिसे किनारे से देखा गया है। यह एक दुर्लभ, विलक्षण घटना है जहाँ एक ब्लैक होल ने एक तारे को निगल लिया, एक सापेक्षिक जेट छोड़ा, और फिर, एक साल बाद, वह जेट हमें नमस्ते कहने के लिए हमारी ओर मुड़ गया।

जबकि लेखक स्वीकार करते हैं कि अन्य विलक्षण विचार (जैसे एक तारे और ब्लैक होल का अजीब विलय) भी संभव हो सकते हैं, साक्ष्य सबसे मजबूती से ब्लैक होल द्वारा तारा खाने की ओर इशारा करते हैं। यह खोज एक बड़ी बात है क्योंकि यह दिखाती है कि ये शक्तिशाली जेट छोटी गैलेक्सी में भी हो सकते हैं और उन्हें तब भी देखा जा सकता है जब वे सीधे हमारी ओर नहीं होते हैं। यह एक लाइटहाउस की बीम खोजने जैसा है जो कोहरे में छिपी हुई थी, और फिर अचानक एहसास हुआ कि प्रकाश वहां हमेशा से था, बस कोहरा साफ होने का इंतजार कर रहा था।