When galaxies cross cold fronts: wind tunnel simulations of ram pressure stripping
विंड टनल सिमुलेशन यह प्रदर्शित करते हैं कि जबकि इंट्राक्लस्टर मीडियम विच्छेदों (discontinuities) को पार करने वाली आकाशगंगाओं में गैस की हानि में वृद्धि और तारा निर्माण में संक्षिप्त, सूक्ष्म वृद्धि होती है, ये प्रभाव निरंतर घनत्व वाले वातावरणों में रहने वाली आकाशगंगाओं की तुलना में मामूली और अल्पकालिक रहते हैं।
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ब्रह्मांड की कल्पना एक विशाल, ब्रह्मांडीय महासागर के रूप में करें। इस महासागर में, आकाशगंगाएँ अदृश्य गैस के समुद्र में चलते हुए विशाल जहाजों की तरह हैं जिसे 'इंट्राक्लस्टर मीडियम' (ICM) कहा जाता है। आमतौर पर, यह गैस पतली और फैली हुई होती है, लेकिन कभी-कभी, जब आकाशगंगा समूहों (गैलेक्सी क्लस्टर्स) की आपस में टक्कर होती है, तो वे गैस की जंगली, घूमती हुई लहरें पैदा करती हैं जिन्हें "स्लॉशिंग स्पाइरल्स" (sloshing spirals) कहा जाता है। ये कोमल लहरें नहीं हैं; ये अचानक आई उन दीवारों की तरह हैं जहाँ पानी अचानक बहुत घना और ठंडा हो जाता है।
जब एक आकाशगंगा इन घनी, ठंडी दीवारों के बीच से गुजरती है, तो वह "रैम प्रेशर स्ट्रिपिंग" (ram pressure stripping) नामक अनुभव करती है। इसे ऐसे समझें जैसे तेज़ गति से चलती कार की खिड़की से अपना हाथ बाहर निकालना। हवा आपके हाथ पर दबाव डालती है, जैसे उसे उखाड़ने की कोशिश कर रही हो। अंतरिक्ष में, यह "हवा" क्लस्टर की गैस है, और "हाथ" आकाशगंगा का अपना गैस क्लाउड है, जो नए तारे बनाने के लिए उसका ईंधन है। यदि हवा काफी मजबूत है, तो वह उस ईंधन को छीन सकती है, जिससे आकाशगंगा नए तारे बनाने में असमर्थ हो जाती है और धीरे-धीरे एक "मृत" जहाज में बदल जाती है। वैज्ञानिक लंबे समय से सोचते आए हैं कि क्या होगा यदि कोई आकाशगंगा केवल एक स्थिर हवा के बीच से न गुजरे, बल्कि इनमें से एक अचानक, घनी दीवार से टकरा जाए? क्या वह तुरंत नष्ट हो जाएगी, या वह बस थोड़ी सी भीग जाएगी?
यह पता लगाने के लिए, शोधकर्ताओं की एक टीम ने कंप्यूटर में एक डिजिटल "विंड टनल" (wind tunnel) बनाया। एक वास्तविक आकाशगंगा के बजाय, उन्होंने एक आभासी आकाशगंगा बनाई जो काफी हद तक हमारी मिल्की वे जैसी दिखती है। उन्होंने गैस का एक लंबा, आयताकार बॉक्स बनाया जो उनके टनल के रूप में कार्य करता था। कुछ प्रयोगों में, टनल की गैस पूरी राह एक ही मोटाई की थी। अन्य प्रयोगों में, उन्होंने प्रोग्राम किया कि गैस बीच में अचानक बहुत घनी और ठंडी हो जाए, जो एक स्लॉशिंग स्पाइरल के किनारे की नकल करती है। फिर उन्होंने अपनी आभासी आकाशगंगा को देखने के लिए 1,000 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से इन सुरंगों के माध्यम से दौड़ते हुए भेजा।
परिणाम आश्चर्यजनक रूप से सूक्ष्म थे। टीम ने पाया कि जब आकाशगंगा उस घनी, ठंडी दीवार से टकराई, तो उसने अपनी गैस का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खो दिया, विशेष रूप से उन चरम सिमुलेशन में जहाँ घनत्व दस गुना बढ़ गया था। आकाशगंगा की "पूंछ" (stripped gas tail) लंबी और अधिक नाटकीय हो गई, जो दिखने में एक जेलीफ़िश की तरह लग रही थी। एक बहुत ही संक्षिप्त क्षण के लिए, जैसे ही आकाशगंगा घनी गैस में प्रवेश करती है, उसका तारा-बनाने वाला इंजन वास्तव में थोड़ा तेज़ हो गया, जिससे आकाशगंगा थोड़ी नीली (युवा, गर्म तारों का संकेत) दिखाई देने लगी। हालाँकि, यह उछाल लंबे समय तक नहीं चला।
यहाँ सबसे बड़ा आश्चर्य है: सबसे हिंसक टक्करों में भी, आकाशगंगा पूरी तरह से नष्ट नहीं हुई या स्थायी रूप से नहीं बदली। आकाशगंगा द्वारा तारे बनाने की गति और उसके रंग में बदलाव बहुत मामूली थे—आमतौर पर शांत, स्थिर हवा में चलने वाली आकाशगंगा की तुलना में 5% से भी कम का अंतर। एक बार जब आकाशगंगा उस घनी गैस से गुजर गई और वापस पतली गैस में आ गई, तो वह जल्दी ही सामान्य हो गई। सिमुलेशन के अंत तक, आकाशगंगा लगभग वैसी ही दिख रही थी जैसी वे आकाशगंगाएँ जो कभी किसी दीवार से नहीं टकराई थीं।
लेखकों का सुझाव है कि हालांकि इन ब्रह्मांडीय झटकों (shockwaves) को पार करना मापने योग्य प्रभाव पैदा कर सकता है, लेकिन ये अल्पकालिक और आश्चर्यजनक रूप से सौम्य होते हैं। ऐसा लगता है कि जब तक आकाशगंगा पहले से ही किसी बहुत ही चरम वातावरण में न हो, तब तक एक एकल स्लॉशिंग स्पाइरल की यात्रा उसके भाग्य को स्थायी रूप से बदलने के लिए पर्याप्त नहीं है। आकाशगंगा थोड़ी अस्त-व्यस्त हो सकती है और अपने ईंधन का कुछ हिस्सा खो सकती है, लेकिन वह टूटकर बिखर नहीं जाती। इसका तात्पर्य यह है कि ब्रह्मांड में दिखने वाली "जेलीफ़िश" आकाशगंगाएँ शायद उतनी आम या सामान्य आकाशगंगाओं से इतनी नाटकीय रूप से भिन्न नहीं होंगी जितनी कि हमें उम्मीद थी, कम से कम केवल इन विशिष्ट प्रकार की गैस दीवारों के कारण तो नहीं। ब्रह्मांड, जितना हमने सोचा था, उससे कहीं अधिक लचीला है।
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