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Distinct Jet Properties in the X-Ray-Obscured State of GRS 1915+105

GRS 1915+105 की वर्तमान एक्स-रे-अवरुद्ध अवस्था के दौरान किए गए अवलोकन विशिष्ट जेट रूपात्मकता और अपने पिछले अवरुद्ध-रहित चरण की तुलना में काफी धीमी प्रसार गति को प्रकट करते हैं, जो इस प्रतिमान का समर्थन करते हैं कि इन दोनों अवस्थाओं के बीच जेट के गुण मौलिक रूप से भिन्न होते हैं।

मूल लेखक: Xi Yan, Lang Cui, Sergei Trushkin, Shuangjing Xu, Wu Jiang, Zhen Yan, Sándor Frey, Timur Mufakharov, Ruchika Dhaka

प्रकाशित 2026-07-31

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CC BY 4.0

मूल लेखक: Xi Yan, Lang Cui, Sergei Trushkin, Shuangjing Xu, Wu Jiang, Zhen Yan, Sándor Frey, Timur Mufakharov, Ruchika Dhaka

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

ब्रह्मांड की कल्पना एक ब्रह्मांडीय डांस फ्लोर के रूप में करें जहाँ तारे और ब्लैक होल एक उन्मत्त, उच्च-ऊर्जा वाले टैंगो (tango) में घूम रहे हैं। इस नृत्य में, अक्सर एक विशेष प्रकार का साथी बनता है जिसे "एक्स-रे बाइनरी" (X-ray binary) कहा जाता है: एक भूखा ब्लैक होल और एक साथी तारा जो एक घनिष्ठ आलिंगन में बंधे हुए हैं। जैसे-जैसे ब्लैक होल अपने साथी से गैस खींचता है, वह इसे केवल निगलता ही नहीं है; बल्कि अक्सर ऊर्जा की दो शक्तिशाली किरणें भी छोड़ देता है, जैसे बगीचे के स्प्रिंकलर से निकलने वाली पानी की दो जुड़वां बौछारें। इन्हें "जेट्स" (jets) कहा जाता है। दशकों तक, खगोलविदों ने एक विशिष्ट ब्रह्मांडीय नर्तक, GRS 1915+105 नामक प्रणाली को देखा, और वे चकित रह गए। 2019 से पहले, यह प्रणाली ऐसे जेट छोड़ रही थी जो प्रकाश से भी तेज़ चलते हुए प्रतीत होते थे (परिप्रेक्ष्य का एक भ्रम जिसे "सुपरलुमिनल मोशन" कहा जाता है), जो अविश्वसनीय गति से दूर जा रहे थे। लेकिन फिर, कुछ अजीब हुआ। यह प्रणाली "धुंधली" या "अस्पष्ट" होती हुई प्रतीत हुई, जैसे कि गैस का एक मोटा कंबल ब्लैक होल के चारों ओर लिपट गया हो, जिसने हमारे एक्स-रे टेलीस्कोपों से केंद्रीय क्रिया को छिपा दिया हो। वैज्ञानिकों के लिए बड़ा सवाल यह बन गया कि जब ब्लैक होल इस ब्रह्मांडीय धुंध के पीछे छिपा होता है, तो क्या वह अभी भी उन्हीं सुपर-फास्ट जेट्स को छोड़ता है, या क्या यह धुंध नृत्य को पूरी तरह से बदल देती है?

यह शोध पत्र एक जासूसी कहानी की तरह है जहाँ खगोलविदों ने उस धुंध के पार झाँकने के लिए एक विशाल, ग्रह-आकार के कैमरे का उपयोग किया। चीन, रूस और कोरिया के शोधकर्ताओं के नेतृत्व वाली टीम ने 2025 में GRS 1915+105 को तब देखा, जब यह कुछ बड़े रेडियो फ्लेयर्स (flares) उत्पन्न कर रहा था। उन्होंने जेट्स की अत्यंत स्पष्ट तस्वीरें लेने के लिए पूर्वी एशिया के रेडियो टेलीस्कोप के नेटवर्क (EAVN) का उपयोग किया, और अरबों मील तक की सूक्ष्म बारीकियों को देखने के लिए ज़ूम किया। उन्होंने समय के दो अलग-अलग क्षणों की तुलना की। पहले स्नैपशॉट में, उन्होंने एक चमकीला केंद्र और एक लंबी, खिंची हुई जेट देखी, जो दिखने में थोड़ी क्लासिक फायरहोस (firehose) जैसी थी। लेकिन दूसरे स्नैपशॉट में, जो एक सप्ताह बाद लिया गया था, केंद्र अंधेरा और अदृश्य था, और इसके बजाय, उन्होंने दो चमकीले, सममित (symmetrical) गोले देखे जो एक-दूसरे से अलग हो रहे थे, जो अंतरिक्ष में तैरते हुए दो चमकते मार्बल्स (marbles) की तरह दिख रहे थे।

सबसे आश्चर्यजनक खोज तब हुई जब उन्होंने उन गोलों को गति में पकड़ने की कोशिश की। यदि जेट अभी भी वही सुपर-फास्ट, रिलेटिविस्टिक (relativistic) जेट होते जो वे पहले हुआ करते थे, तो उन पांच घंटों के दौरान जिन्हें वे देख रहे थे, गोलों को आकाश में उल्लेखनीय रूप से आगे बढ़ जाना चाहिए था। यह वैसा ही है जैसे यदि आप एक रेस कार को पांच मिनट तक देखते हैं और उम्मीद करते हैं कि वह फिनिश लाइन को पार कर लेगी, लेकिन इसके बजाय, वह बहुत कम हिलती है। खगोलविदों ने पाया कि जेट महत्वपूर्ण रूप से नहीं हिले। गोलों के बीच की दूरी और उनके स्वरूप पर आधारित कुछ गणितीय गणना करके, उन्होंने गणना की कि ये नए जेट प्रकाश की गति के लगभग 0.40 गुना (या उससे कम) की गति से चल रहे हैं। यह उन "सुपर-फास्ट" जेट्स की तुलना में बहुत धीमा है (जो प्रकाश की गति के कम से कम बराबर थे) जो 2019 से पहले देखे जाते थे।

यह शोध पत्र सुझाव देता है कि ब्लैक होल की "धुंधली" अवस्था ही इस परिवर्तन का कारण है। ऐसा लगता है कि जब ब्लैक होल अस्पष्ट होता है, तो वह ऐसे जेट लॉन्च करता है जो न केवल धीमे होते हैं, बल्कि अस्थिर और दिशा बदलने वाले भी होते हैं, जो अतीत के स्थिर, उच्च-गति वाले बीमों के विपरीत हैं। लेखक प्रस्ताव देते हैं कि ब्लैक होल के चारों ओर मौजूद गैस का घना घेरा एक भारी वजन की तरह कार्य कर रहा है, जो जेट्स को धक्का देने की कोशिश करते समय उन्हें धीमा कर देता है, या शायद ब्लैक होल को खिलाने वाली गैस की डिस्क इस तरह से झुक रही है और घूम रही है कि जेट्स डगमगाने लगते हैं। हालाँकि वे अभी यह निश्चित रूप से नहीं कह सकते कि ऐसा क्यों हो रहा है, लेकिन साक्ष्य एक नए नियम की ओर दृढ़ता से संकेत करते हैं: "अस्पष्ट" अवस्था में ब्लैक होल, स्पष्ट अवस्था वाले ब्लैक होल की तुलना में बहुत अलग व्यवहार करते हैं। यह एक याद दिलाता है कि ब्लैक होल के अत्यधिक वातावरण में भी, उसके आसपास की स्थितियाँ खेल के नियमों को पूरी तरह से बदल सकती हैं।

तकनीकी सारांश: GRS 1915+105 की एक्स-रे-अवरुद्ध अवस्था में विशिष्ट जेट गुण

समस्या विवरण
GRS 1915+105, जो अपने सापेक्षवादी सुपरलुमिनल जेट्स के लिए प्रसिद्ध एक प्रोटोटाइप गैलेक्टिक ब्लैक होल एक्स-रे बाइनरी (XRB) है, 2019 में एक लंबे समय तक चलने वाली अन-अवरुद्ध (unobscured) अवस्था से एक्स-रे-अवरुद्ध (X-ray-obscured) अवस्था में परिवर्तित हो गया। यह अवरुद्ध अवस्था उच्च हाइड्रोजन कॉलम घनत्व ( $N_H \sim 10^{22}–10^{24}$ cm $^{-2}$ ) द्वारा लक्षित है, जो केंद्रीय अभिव्र्पण प्रवाह (accretion flow) के प्रत्यक्ष अवलोकन को रोकती है। यद्यपि स्रोत निरंतर आवधिक रेडियो फ्लेयर्स प्रदर्शित करना जारी रखता है, लेकिन इस अवरुद्ध अवस्था के दौरान लॉन्च किए गए जेट्स के गतिक गुण (kinematic properties) पूर्व-2019 के सुव्यवस्थित सापेक्षवादी जेट्स की तुलना में कम समझे गए हैं। हालिया सैद्धांतिक कार्य द्वारा Fender & Motta (2025, 2026) एक नया प्रतिमान (paradigm) प्रस्तावित किया गया है, जो सुझाव देता है कि अवरुद्ध प्रणालियों में जेट स्वाभाविक रूप से धीमे होते हैं और प्रीसेशन (precession) के प्रति संवेदनशील होते हैं, जो अन-अवरुद्ध प्रणालियों में तीव्र, स्थिर जेट्स के विपरीत है। यह अध्ययन 2025 के दौरान अवरुद्ध अवस्था में देखे गए जेट्स के भौतिक गुणों का विश्लेषण करके इस प्रतिमान का परीक्षण करने का लक्ष्य रखता है।

कार्यप्रणाली
लेखकों ने RATAN-600 रेडियो टेलीस्कोप द्वारा पता लगाए गए मजबूत रेडियो फ्लेयर्स के साथ मेल खाते हुए, 2025 की शुरुआत में दो विशिष्ट अवधियों (A और B) के दौरान 6.7 GHz पर आयोजित ईस्ट एशिया VLBI नेटवर्क (EAVN) अवलोकनों का उपयोग किया।

डेटा विश्लेषण: घंटे-दर-घंटे की परिवर्तनशीलता की निगरानी के लिए 10-सेकंड के टाइम बिन के साथ कैलिब्रेटेड विजिबिलिटी डेटा से VLBI फ्लक्स डेंसिटी को AIPS पैकेज का उपयोग करके निकाला गया।
इमेजिंग: स्रोत संरचना को DIFMAP पैकेज के माध्यम से सर्कुलर गॉसियन घटकों (circular Gaussian components) का उपयोग करके मॉडल किया गया। एपोक A (Epoch A) को फ्लेयर I (जो ऑप्टिकली थिक से ऑप्टिकली थिन की ओर विकसित हुआ) के तीन दिन बाद देखा गया था, जबकि एपोक B (Epoch B) फ्लेयर II के शिखर (ऑप्टिकली थिन) के साथ मेल खाता था।
गतिक बाधाएं (Kinematic Constraints): जेट घटकों के कोर के सापेक्ष रेडियल पृथक्करण को 5-घंटे के अंतराल पर रैखिक फलनों (linear functions) को फिट करके आभासी प्रॉपर मोशन (apparent proper motions) प्राप्त किए गए। अंतर्निहित जेट गति ( $\beta$ ) और दृश्य कोण ( $\theta$ ) को दो स्वतंत्र विधियों का उपयोग करके सीमित किया गया था: (1) दृष्टिकोण (approaching) और पीछे हटते (receding) घटकों के बीच कोणीय पृथक्करण विषमता, और (2) ट्विन जेट्स का ब्राइटनेस अनुपात और स्पेक्ट्रल इंडेक्स का संयोजन।
तुलनात्मक विश्लेषण: 2025 के अवरुद्ध जेट्स के प्राप्त मापदंडों की तुलना $9.4 \pm 1.0$ kpc के स्रोत दूरी का उपयोग करते हुए, पूर्व-2019 अन-अवरुद्ध अवस्था के ऐतिहासिक डेटा के विरुद्ध की गई।

मुख्य परिणाम

विपरीत जेट आकारिकी (Morphologies):
- एपोक A: एक चमकीले रेडियो कोर के साथ विस्तृत, द्वि-पक्षीय जेट उत्सर्जन प्रकट किया। जेट ओरिएंटेशन को $118^\circ \pm 7^\circ$ के स्थिति कोण (position angle - PA) पर मापा गया।
- एपोक B: कोई पता लगाने योग्य रेडियो कोर नहीं दिखा। संरचना दो चमकीले, सममित, अच्छी तरह से अलग किए गए जेट ब्लॉब्स (SE2 और NW2) द्वारा हावी थी, जिसका PA $131^\circ \pm 6^\circ$ था।
पता लगाने योग्य गति का अभाव: 5-घंटे के अवलोकनों के बावजूद, कोई महत्वपूर्ण जेट गति नहीं पाई गई। आभासी प्रॉपर मोशन की ऊपरी सीमा $\lesssim 0.3$ mas h $^{-1}$ निर्धारित की गई। यदि जेट्स में पूर्व-2019 युग के विशिष्ट सुपरलुमिनल वेग होते, तो $\sim 5$ mas का विस्थापन अपेक्षित और पता लगाने योग्य होता; गति का अभाव काफी धीमी प्रसार का संकेत देता है।
अंतर्निहित जेट गति: एपोक B में जेट घटकों की समरूपता और गति के गैर-पता लगाने योग्य होने के आधार पर, लेखकों ने $\beta \cos \theta \approx 0.11$ का एक प्रतिबंध प्राप्त किया। एपत गति (apparent speed) की ऊपरी सीमा के साथ मिलकर, यह $\beta \Gamma \lesssim 0.40$ की अंतर्निहित जेट गति प्रदान करता है। यह पूर्व-2019 के जेट्स की विशेषता वाले $\beta \Gamma \gtrsim 1$ के मूल्यों से काफी कम है।
ओरिएंटेशन परिवर्तनशीलता: 2025 में देखे गए जेट ओरिएंटेशन ( $118^\circ$ और $131^\circ$ ) ऐतिहासिक औसत PA $147^\circ \pm 8^\circ$ से भिन्न हैं और बड़े ओरिएंटेशन परिवर्तनों ( $118^\circ$ – $188^\circ$ ) की हालिया खोजों के अनुरूप हैं, जो जेट प्रीसेशन का सुझाव देते हैं।

महत्व और दावे
यह पत्र दावा करता है कि ये निष्कर्ष Fender & Motta (2025, 2026) द्वारा प्रस्तावित उभरते प्रतिमान के लिए मजबूत प्रयोगात्मक समर्थन प्रदान करते हैं। विशेष रूप से, परिणाम दर्शाते हैं कि GRS 1915+105 द्वारा इसके एक्स-रे-अवरुद्ध अवस्था के दौरान लॉन्च किए गए जेट्स, इसके अन-अवरुद्ध अवस्था की तुलना में विशिष्ट प्रसार गुण प्रदर्शित करते हैं: वे काफी धीमे ( $\beta \Gamma \lesssim 0.40$ बनाम $\beta \Gamma \gtrsim 1$ ) हैं और ओरिएंटेशन में बड़े बदलाव प्रदर्शित करते हैं, जो संभवतः प्रीसेशन का संकेत है।

लेखक सुझाव देते हैं कि ये विशिष्ट गुण एक सघन वातावरण और अवरुद्ध अवस्था में उच्च अभिव्र्पण दरों से उत्पन्न हो सकते हैं, जो संभावित रूप से लॉन्च के तुरंत बाद जेट्स में तीव्र द्रव्यमान लोडिंग (mass loading) और मंदन (deceleration) का कारण बनते हैं। वे यह भी उल्लेख करते हैं कि देखे गए ओरिएंटेशन परिवर्तनों को एक विकृत (warped), प्रीसेसिंग अभिव्र्पण डिस्क द्वारा समझाया जा सकता है। अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि 2019 के बाद के GRS 1915+105 के जेट्स, 2019 से पहले के सापेक्षवादी आउटफ्लो की तुलना में मौलिक रूप से भिन्न हैं, जो एक्स-रे बाइनरी में अभिव्र्पण अवस्था और जेट भौतिकी के बीच संबंध को सुदृढ़ करते हैं।

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