The fraction of periodic SN Ib/c light curves
यह शोध पत्र एक कठोर सांख्यिकीय पाइपलाइन का उपयोग करते हुए 34 टाइप Ib/c सुपरनोवा में आवधिक चमक मॉड्यूलेशन (periodic luminosity modulations) के लिए एक व्यवस्थित खोज प्रस्तुत करता है, जिसमें SN 2020sgf को एक नए उम्मीदवार के रूप में पहचाना गया है और यह सुझाव दिया गया है कि ऐसे आवधिक आयोजन स्ट्रिप्ड-एनवेलप सुपरनोवा (stripped-envelope supernovae) की एक महत्वपूर्ण उप-जनसंख्या (~20%) हो सकते हैं जो बाइनरी प्रोगेनेटर मॉडलों के अनुरूप हैं।
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जब एक विशाल तारा अपना ईंधन समाप्त कर देता है, तो वह ढह जाता है और विस्फोट करता है, जिससे पूरे ब्रह्मांड में प्रकाश की एक शानदार चमक फैल जाती है। ये विस्फोट, जिन्हें सुपरनोवा कहा जाता है, प्रकृति की सबसे ऊर्जावान घटनाओं में से एक हैं। लंबे समय तक, खगोलविदों का मानना था कि इन विस्फोटों से निकलने वाला प्रकाश एक मोमबत्ती के बुझने की तरह, एक सहज और अनुमानित वक्र (कर्व) में धीरे-धीरे कम हो जाता है। हालाँकि, हालिया अवलोकनों से पता चला है कि इनमें से कुछ मरते हुए तारे चुपचाप नहीं बुझते। इसके बजाय, मंद होने के दौरान उनकी चमक एक नियमित पैटर्न में ऊपर-नीचे डगमगाती है। यह लयबद्ध स्पंदन (पल्सिंग) एक दुर्लभ और पहेलीनुमा घटना है। यह सुझाव देता है कि वह विस्फोट होने वाला तारा अकेला नहीं था; संभवतः उसके साथ एक साथी तारा भी था जो उसकी परिक्रमा कर रहा था। जैसे ही विस्फोट हुआ, पीछे छूटा हुआ नया, घना कोर इस साथी तारे के साथ परस्पर क्रिया (इंटरैक्ट) कर रहा होगा, जिससे एक गुरुत्वाकर्षण खींचतान पैदा हुई जिसने प्रकाश को स्पंदित किया। यह समझना कि ऐसा कितनी बार होता है, वैज्ञानिकों को यह पता लगाने में मदद करता है कि कितने तारे जोड़ों में रहते हैं और मरने से पहले वे कैसे विकसित होते हैं।
वीज़मैन इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस व्यवहार पर व्यवस्थित रूप से नज़र डालने का निर्णय लिया। वे यह जानना चाहते थे कि क्या ये स्पंदित विस्फोट केवल कुछ अजीब दुर्घटनाएँ थे या वे सुपरनोवा के एक महत्वपूर्ण समूह का प्रतिनिधित्व करते थे। यह पता लगाने के लिए, उन्होंने ज़्विकी ट्रांजिएंट फैसिलिटी (Zwicky Transient Facility) की ओर रुख किया, जो कैलिफोर्निया में स्थित एक शक्तिशाली टेलीस्कोप है जो हर रात आकाश का बारीकी से निरीक्षण करता है और हजारों बदलते प्रकाश स्रोतों को कैप्चर करता है। टीम ने एक विशिष्ट प्रकार के सुपरनोवा, जिसे टाइप Ib या Ic कहा जाता है, पर ध्यान केंद्रित किया। ये उन तारों के विस्फोट हैं जिन्होंने पहले ही हाइड्रोजन और हीलियम की अपनी बाहरी परतें खो दी हैं, अक्सर इसलिए क्योंकि एक साथी तारे ने विस्फोट से पहले उन्हें छील लिया था। शोधकर्ताओं ने तीस-चार अलग-अलग उम्मीदवारों के लिए 'लाइट कर्व्स' (प्रकाश वक्र), जो इस बात का रिकॉर्ड हैं कि ये तारे समय के साथ कितने चमकीले दिखाई देते हैं, एकत्र किए। उन्हें उच्च-गुणवत्ता वाले डेटा की आवश्यकता थी जिसमें पैटर्न को पहचानने के लिए पर्याप्त माप हों, इसलिए उन्होंने केवल उन घटनाओं को चुना जहाँ टेलीस्कोप ने पर्याप्त समय तक तारे की निगरानी की थी और पर्याप्त चित्र लिए थे।
डेटा में छिपी लय को खोजने के लिए, टीम ने एक नया कंप्यूटर तरीका बनाया जो पिछले प्रयासों की तुलना में अधिक सावधानीपूर्ण था। पहले तारे के सामान्य मंद होने को सुचारू (स्मूथ) करने और फिर बचे हुए हिस्से में डगमगाहट खोजने के बजाय, उनके तरीके ने मंद होने और डगमगाहट को एक एकल, जुड़े हुए समस्या के रूप में माना। उन्होंने समग्र गिरावट के लिए एक गणितीय वक्र को फिट किया और साथ ही एक दोहराव वाले तरंग पैटर्न के लिए परीक्षण किया। इस दृष्टिकोण ने कंप्यूटर को किसी वास्तविक संकेत को बहुत जल्दी स्मूथ आउट करके अनजाने में छिपा देने से रोका। उन्होंने इस कठोर परीक्षण को अपने नमूने के प्रत्येक लाइट कर्व पर लागू किया, और किसी भी दोहराव की अवधि की तलाश की जो यादृच्छिक शोर (नॉइज़) से स्पष्ट रूप से अलग हो। उन्होंने खोज के लिए एक बहुत उच्च मानक निर्धारित किया, जिसमें यह अनिवार्य किया गया कि पैटर्न टेलीस्कोप द्वारा देखे गए प्रकाश के दो अलग-अलग रंगों में स्पष्ट रूप से दिखाई दे, ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि संकेत वास्तविक है न कि डेटा की कोई त्रुटि।
इस खोज से तीन स्पष्ट परिणाम मिले। दो वे तारे थे जिन्हें अन्य खगोलविदों द्वारा पहले ही इस स्पंदन व्यवहार के लिए पहचाना जा चुका था: SN 2022jli और SN 2022esa। टीम के तरीके ने इन तारों में ज्ञात पैटर्न को सफलतापूर्वक पुनः प्राप्त किया, जिससे पुष्टि हुई कि उनका नया दृष्टिकोण काम कर रहा था। SN 2022jli लगभग बारह दिनों में एक बार स्पंदन दिखाता था, जबकि SN 2022esa लगभग चौंतीस दिनों में स्पंदित होता था। लेकिन सबसे रोमांचक खोज तीसरा तारा, SN 2020sgf था, जिसे पहले आवधिक (पीरियडिक) उम्मीदवार के रूप में चिह्नित नहीं किया गया था। यह तारा, जो 2020 में फटा था, प्रकाश के एक रंग में लगभग तीस दिनों और दूसरे रंग में लगभग छत्तीस दिनों का एक स्पष्ट, दोहराव वाला पैटर्न दिखाता था। हालांकि दोनों रंगों के बीच सटीक समय थोड़ा भिन्न था, लेकिन अंतर इतना छोटा था कि वह एक ही अंतर्निहित लय के अनुरूप था। इस खोज ने स्पंदित सुपरनोवा के छोटे क्लब में एक नया सदस्य जोड़ दिया।
इन तीन खोजों का व्यापक आबादी वाले विस्फोटित तारों के लिए क्या अर्थ है, इसे समझने के लिए, शोधकर्ताओं को अपनी खोज की सीमाओं को ध्यान में रखना था। उन्हें एहसास हुआ कि उनका टेलीस्कोप हर संभावित लय को नहीं देख सकता था। यदि कोई तारा बहुत धीरे स्पंदित होता है, या यदि स्पंदन बहुत हल्का है, तो टेलीस्कोप इसे पूरी तरह से मिस कर सकता है, विशेष रूप से यदि तारा बहुत तेज़ी से मंद हो जाता है या वर्ष के कुछ हिस्सों के दौरान सूर्य की चमक से छिपा रहता है। इस 'ब्लाइंड स्पॉट' को मापने के लिए, उन्होंने हजारों कंप्यूटर सिमुलेशन चलाए। उन्होंने अपने तीस-चार तारों के वास्तविक डेटा में गुप्त रूप से विभिन्न शक्ति और गति के नकली स्पंदन संकेत जोड़े। फिर, उन्होंने इस संशोधित डेटा पर अपना पता लगाने वाला तरीका चलाया यह देखने के लिए कि वे नकली संकेतों को कितनी बार ढूंढ पाते हैं। इस प्रक्रिया ने उनका संवेदनशीलता मानचित्र (सेंसिटिविटी मैप) तैयार किया, जो ठीक-ठीक दिखाता है कि वे किस प्रकार के स्पंदित तारों को पकड़ सकते हैं और किन्हें वे मिस कर सकते हैं।
इस संवेदनशीलता मानचित्र के साथ, टीम ने तारों के व्यवहार के सैद्धांतिक मॉडलों के साथ अपने निष्कर्षों की तुलना की। ये मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि स्ट्रिप्ड-एनवेलप सुपरनोवा का एक निश्चित प्रतिशत साथी तारे के साथ परस्पर क्रिया के कारण इस स्पंदन व्यवहार को प्रदर्शित करेगा। शोधकर्ताओं ने पाया कि यदि केवल एक बहुत छोटा हिस्सा ही स्पंदित हो रहा होता, तो उनके नमूने में तीन को ढूंढना बहुत असंभव होता। तथ्य यह है कि उन्हें तीन मिले, यह दर्शाता है कि वास्तविक संख्या अधिक है। उनका विश्लेषण संकेत देता है कि जो मॉडल यह भविष्यवाणी करते हैं कि इन सुपरनोवाओं में से लगभग बीस प्रतिशत आवधिक हैं, वे उनके अवलोकनों के अनुरूप हैं। इसका अर्थ है कि ये लयबद्ध विस्फोट असाधारण विसंगतियाँ नहीं हैं। इसके बजाय, वे संभवतः मरते हुए तारों के एक महत्वपूर्ण उप-समूह का प्रतिनिधित्व करते हैं, शायद पाँच में से एक, जो अपने जीवन के अंतिम क्षणों में एक साथी के साथ परस्पर क्रिया कर रहे हैं।
अध्ययन ने डेटा को नई दृष्टि से देखने के महत्व पर भी प्रकाश डाला। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि उनके द्वारा पाए गए दो कालखंड (पीरियड्स) चंद्रमा के उन सत्ताईस-और-आधा दिन के चक्र के करीब थे। हालांकि चंद्रमा का प्रकाश कभी-कभी टेलीस्कोप डेटा में गलत पैटर्न बना सकता है, टीम ने पाया कि उनकी खोजें इस प्रभाव के कारण नहीं थीं। संकेत प्रकाश के विभिन्न रंगों में मजबूत और सुसंगत थे, जो तारों के भीतर एक भौतिक कारण की ओर इशारा करते थे। यह कार्य प्रदर्शित करता है कि सही उपकरणों और पर्याप्त बड़े नमूने के साथ, खगोलविद व्यक्तिगत अजीब वस्तुओं के अध्ययन से आगे बढ़कर व्यापक आबादी को समझने की ओर बढ़ सकते हैं। SN 2020sgf की खोज, अन्य की पुष्टि के साथ, यह सुझाव देती है कि ब्रह्मांड इन बाइनरी इंटरैक्शन (द्वि-तारा परस्पर क्रियाओं) से भरा हुआ है, जो अगली पीढ़ी के आकाश सर्वेक्षणों द्वारा खोजे जाने की प्रतीक्षा कर रहा है।
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