Timing and statistical analysis of single-pulse search pulsar discoveries from the PALFA survey
यह शोध पत्र PALFA सर्वेक्षण के बारह एकल-पल्स स्रोतों के टिमिंग समाधानों और सांख्यिकीय विश्लेषणों को प्रस्तुत करता है, जो RRATs के लिए लॉग-नॉर्मल ऊर्जा वितरण और पॉइसन-समान प्रतीक्षा समय को प्रकट करते हैं, साथ ही यह नया प्रमाण भी प्रदान करते हैं कि उम्मीदवार FRB J0613+18 अंतरतारकीय (एक्स्ट्रागैलेक्टिक) है।
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कल्पना कीजिए कि ब्रह्मांड एक विशाल, अंधेरे महासागर की तरह है, और इसके भीतर अरबों छोटे, घूमते हुए प्रकाश स्तंभ छिपे हुए हैं जिन्हें पल्सर कहा जाता है। इनमें से अधिकांश प्रकाश स्तंभ विश्वसनीय हैं; वे अपने बीम को एक मेट्रोनोम की पूर्ण, लयबद्ध सटीकता के साथ चमकाते हैं, जो सेकंड को इतनी सटीक रूप से गिनते हैं कि हम भौतिकी के नियमों का परीक्षण करने के लिए उनका उपयोग कर सकते हैं। लेकिन फिर, कुछ "विद्रोही" प्रकाश स्तंभ भी हैं। ये 'रोटेटिंग रेडियो ट्रांजिएंट्स' (RRATs) हैं। एक निरंतर टिक-टिक की तरह नहीं, बल्कि वे शर्मीले, अनिश्चित जुगनुओं की तरह हैं जो कभी-कभार या शायद हर कुछ घंटों में एक बार चमकते हैं, और फिर अंधेरे में वापस गायब हो जाते हैं। लगभग बीस वर्षों से, खगोलशास्त्री यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि ये वस्तुएं इतनी अप्रत्याशित क्यों हैं। क्या वे टूटे हुए प्रकाश स्तंभ हैं? क्या वे ब्रह्मांडीय धुंध के पीछे छिपे हैं? या वे पूरी तरह से कुछ अलग हैं? उन्हें समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि वे इस बात की कुंजी हो सकते हैं कि न्यूट्रॉन तारे—ब्रह्मांड की सबसे घनी वस्तुएं—तब कैसा व्यवहार करते हैं जब वे शिष्ट नहीं होते।
यह शोध पत्र इन बारह शर्मीले जुगनुओं की एक जासूसी कहानी है, जिन्हें प्यूर्टो रिको में विशाल अरेसिबो रेडियो टेलीस्कोप का उपयोग करके खगोलविदों की एक टीम द्वारा खोजा गया था। ग्राहम डोसकोच के नेतृत्व वाली टीम ने रोशनी के एक पैटर्न में चमकने का इंतजार करने के बजाय, एकल, एकाकी चमक के लिए सुनना तय किया। उन्होंने बारह नए उम्मीदवार खोजे: इनमें से ग्यारह संभावित रूप से मायावी RRATs हैं, और एक बहुत ही अजीब, दूर का उम्मीदवार है जो कि एक 'फास्ट रेडियो बर्स्ट' (FRB) हो सकता है—जो पूरी तरह से दूसरी आकाशगंगा से आया एक रहस्यमय विस्फोट है।
शोधकर्ताओं ने इन वस्तुओं को उनके काम करते हुए पकड़ने की कोशिश में वर्षों तक डेटा एकत्र करने में बिताए। पाँच स्रोतों के लिए, वे उनकी सटीक घूर्णन गति का पता लगाने के लिए पर्याप्त चमक पकड़ने में सफल रहे, जिससे अनिवार्य रूपेश से उन्हें एक सटीक स्पिन दर के साथ एक "जन्म प्रमाण पत्र" मिल गया। अन्य दो के लिए, उन्हें गति का एक अच्छा अनुमान मिला, लेकिन एकदम सटीक नहीं। बाकी तो इतने शर्मीले थे कि वे पर्याप्त जानकारी देने में विफल रहे।
एक बार जब उनके पास डेटा आ गया, तो टीम ने दो बड़े सवाल पूछे: "इन चमकों की चमक कितनी है?" और "उनके बीच हमें कितना इंतजार करना होगा?" उन्होंने चमक को संयोग के खेल की तरह माना। उन्होंने पाया कि चमक एक विशिष्ट गणितीय पैटर्न का पालन करती है जिसे "लॉग-नॉर्मल डिस्ट्रीब्यूशन" कहा जाता है, जो एक फैंसी तरीका है यह कहने का कि अधिकांश चमक मध्यम आकार की होती है, जिसमें कुछ बहुत धुंधली और कुछ बहुत चमकदार होती हैं, लेकिन कोई अजीब आउटलायर नहीं होता। जहाँ तक प्रतीक्षा समय का सवाल है, चमकें बेतरतीब ढंग से आती दिखीं, जैसे छत पर गिरती बारिश की बूंदें, जो एक पैटर्न के अनुरूप है जिसे "पॉइसन प्रोसेस" कहा जाता है। यह सुझाव देता है कि चमक पैदा करने वाला तंत्र थोड़ा अराजक है, लेकिन इस तरह से नहीं जो प्रायिकता के नियमों को तोड़ता हो।
इस शोध पत्र की सबसे रोमांचक खोजों में से एक स्रोत J0613+18 से संबंधित है। जब इसे पहली बार पाया गया था, तो यह एक विशिष्ट RRAT की तरह लगा, लेकिन इसमें एक बहुत उच्च "डिस्पर्शन मेजर" था—एक सुराग जो हमें बताता है कि इसका संकेत अंतरिक्ष में कितनी दूरी तय करके आया है। इस सुराग ने संकेत दिया कि यह हमारी आकाशगंगा के बाहर है। टीम ने डेटा का पुन: परीक्षण किया और उन्हें और भी मजबूत सबूत मिले कि यह वस्तु वास्तव में अंतर-आकाशगंगा (extragalactic) है, जिसका अर्थ है कि यह संभवतः एक दूर की आकाशगंगा से आया फास्ट रेडियो बर्स्ट है, न कि हमारी अपनी मिल्की वे में मौजूद एक शर्मीला प्रकाश स्तंभ।
हालाँकि, कहानी अभी पूरी तरह हल नहीं हुई है। टीम ने यह भी देखा कि ये वस्तुएं चीन के एक अन्य टेलीस्कोप (FAST टेलीस्कोप) द्वारा खोजे गए अन्य पिंडों की तुलना में कैसी हैं। उन्होंने पाया कि उनके छह "शर्मीले" RRATs को चीनी टीम द्वारा नियमित पल्सर के रूप में पहचाना गया था, जिनमें बस बहुत शक्तिशाली एकल चमक होती है। इससे पता चलता है कि कुछ RRATs वास्तव में सामान्य पल्सर हो सकते हैं जो केवल एक "बुरे दिन" (bad hair day) से गुजर रहे हैं, या शायद वे लंबे समय के लिए "नलिंग" (बंद होना) कर रहे हैं। शेष चार स्रोत अभी भी रहस्य बने हुए हैं; वे केवल एकल चमक के रूप में देखे गए हैं, और कोई नहीं जानता कि क्या उनमें कोई छिपा हुआ लय है या वे वास्तव में छिटपुट हैं।
शोध पत्र निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि हमने प्रगति की है, लेकिन 2020 में अरेसिबो टेलीस्कोप के नुकसान ने कई अनुवर्ती अवलोकनों को बीच में ही रोक दिया। टीम का सुझाव है कि इन मायावी जुगनुओं को फिर से पकड़ने के लिए भविष्य के टेलीस्कोपों, जैसे कि स्क्वायर किलोमीटर एरे (Square Kilometre Array), की आवश्यकता होगी। फिलहाल, हम जानते हैं कि RRATs एक विविध समूह हैं: कुछ केवल अजीब व्यवहार करने वाले सामान्य पल्सर हैं, कुछ वास्तव में रुक-रुक कर चलने वाले हैं, और एक दूसरे आकाशगंगा से आया आगंतुक हो सकता है। ब्रह्मांड, वास्तव में, आश्चर्यों से भरा है जो समय सारिणी का पालन करने से इनकार करते हैं।
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