Discovery of Three Glitches in the previously quiet pulsar PSR J1637$-$4642
यह शोध पत्र पूर्व में शांत रहे युवा पल्सर PSR J1637−4642 में 15 वर्षों की अवधि के दौरान देखे गए तीन घूर्णन ग्लिच (rotational glitches) की खोज और विश्लेषण की रिपोर्ट करता है, जिसमें सबसे बड़ी घटना का मॉडलिंग मानक सुपरफ्लुइड वोर्टेक्स-क्रीप प्रतिमान (standard superfluid vortex-creep paradigm) का समर्थन करता है और यह प्रदर्शित करता है कि "शांत" पल्सर भी पर्याप्त ग्लिच गतिविधि प्रदर्शित कर सकते हैं।
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ब्रह्मांड की गहराइयों में, कॉस्मिक लाइटहाउस (आकाशीय प्रकाशस्तंभों) की तरह घूमते हुए, न्यूट्रॉन तारे मौजूद हैं। ये विशाल तारों के ढह चुके कोर (केंद्र) हैं जो विस्फोट के बाद पीछे रह गए हैं, जिससे ऐसी सघन वस्तुएं बनी हैं जिनका एक चम्मच पदार्थ पृथ्वी पर अरबों टन वजन रखेगा। जैसे-जैसे वे घूमते हैं, वे विकिरण की किरणें उत्सर्जित करते हैं जो एक घड़ी की सटीकता के साथ आकाश में घूमती हैं। दशकों से, खगोलविदों ने भौतिकी के नियमों का परीक्षण करने के लिए इन आकाशीय समय-रक्षकों का उपयोग किया है, लेकिन सबसे आकर्षक वे युवा, ऊर्जावान तारे हैं जो कभी-कभी अनियमित व्यवहार करते हैं। कभी-कभी, एक न्यूट्रॉन तारा अचानक अपनी घूर्णन गति में एक छोटी, तीखी झटके के रूप में तेजी लाता है जिसे 'ग्लिच' (glitch) कहा जाता है। यह घटना कोई खराबी नहीं है, बल्कि तारे के छिपे हुए आंतरिक भाग का एक सुराग है। वैज्ञानिक मानते हैं कि इन तारों के भीतर, एक सुपरफ्लुइड (अतिप्रवाह तरल)—एक ऐसा पदार्थ जो बिना किसी घर्षण के बहता है—ठोस क्रस्ट (पपड़ी) के साथ मौजूद होता है। जब ठोस क्रस्ट स्वाभाविक रूप से समय के साथ धीमा होता है, तो इसके भीतर का घर्षणहीन सुपरफ्लुइड अपनी मूल गति पर घूमता रहता है। अंततः, दोनों तालमेल खो देते हैं, और सुपरफ्लुइड अचानक अपनी कुछ गति क्रस्ट को स्थानांतरित कर देता है, जिससे तारा तेजी से घूमने लगता है। इन ग्लिच का अध्ययन करके, शोधकर्ता उस तारे के भीतर झाँक सकते हैं जिसे वे कभी छू नहीं सकते, और उस पदार्थ की विचित्र अवस्था के बारे में जान सकते हैं जो केवल इतने अत्यधिक दबाव में अस्तित्व में होती है।
कई वर्षों तक, PSR J1637–4642 नामक एक विशेष न्यूट्रॉन तारा असामान्य रूप से शांत माना जाता था। ऑस्ट्रेलिया में पार्कस रेडियो टेलीस्कोप का उपयोग करके किए गए एक सर्वेक्षण में खोजे गए इस युवा तारे की एक दशक से अधिक समय तक नियमित निगरानी की गई थी, लेकिन इसमें इन अचानक गति-वृद्धि के कोई संकेत नहीं मिले थे। यह उन पल्सरों के समूह का हिस्सा था जो सुचारू रूप से धीमा होते प्रतीत होते थे, और अध्ययन के लिए कोई नाटकीय घटनाएँ नहीं दिखाते थे। हालाँकि, 2009 और 2024 के बीच एकत्र किए गए डेटा के एक नए विश्लेषण ने इस शांत तस्वीर को उलट दिया है। शोधकर्ताओं ने अब खोजा है कि इस "शांत" तारे ने उस अवधि के दौरान वास्तव में तीन अलग-अलग ग्लिच का अनुभव किया था। पहली और सबसे शक्तिशाली घटना लगभग 2019 की शुरुआत में हुई, जहाँ तारे की घूर्णन आवृत्ति एक सूक्ष्म लेकिन मापने योग्य मात्रा में बढ़ गई। इसके बाद दो छोटे, अधिक सूक्ष्म उछाल आए, एक 2022 में और दूसरा 2024 में। इस तथ्य ने कि ये घटनाएँ एक ऐसे तारे में पाई गईं जिसे पहले निष्क्रिय माना जाता था, यह सुझाव दिया कि सबसे शांत दिखने वाले न्यूट्रॉन तारों के भीतर भी महत्वपूर्ण आंतरिक गतिविधि छिपी हो सकती है, जो संचित तनाव को मुक्त करने के सही क्षण की प्रतीक्षा कर रही है।
चीन के ज़ियामेन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों की टीम ने पार्कस टेलीस्कोप (जिसे अब मुरियांग कहा जाता है) के डेटा को परिष्कृत करने में कई साल बिताए। उन्हें वर्षों के अवलोकनों को सावधानीपूर्वक छानना पड़ा, जिसमें टेलीस्कोप के उपकरणों में आए बदलावों का हिसाब रखना था और पृथ्वी के अपने रेडियो संकेतों से होने वाले हस्तक्षेप को फ़िल्टर करना था। उनके काम से पता चला कि पहला ग्लिच एक बड़ी घटना थी, जिसने तारे की घूर्णन दर में अचानक वृद्धि की जो अन्य दो की तुलना में लगभग दस लाख गुना अधिक थी। इस बड़े उछाल के बाद, तारे का घूर्णन तुरंत अपनी पुरानी गति पर वापस नहीं आया। इसके बजाय, इसने लगभग 100 दिनों की अवधि में एक धीमी, घातांकीय रिकवरी (exponential recovery) दिखाई, जो धीरे-धीरे एक नई, थोड़ी तेज़ लय की ओर वापस लौटी। इसके विपरीत, दो छोटे ग्लिच इतने सूक्ष्म थे कि तारे का घूर्णन अपनी नई गति पर पहुँच गया और वहीं रुक गया, जिसके बाद कोई पता लगाने योग्य धीमापन नहीं देखा गया। इस व्यवहार के अंतर ने वैज्ञानिकों को यह समझने के लिए एक अनूठा अवसर दिया कि तारे के भीतर क्या हो रहा है।
तारे के आंतरिक भाग में सुपरफ्लुइड कैसे चलता है, इसका वर्णन करने वाले एक भौतिक मॉडल को लागू करके, शोधकर्ता उस बड़े ग्लिच में शामिल सुपरफ्लुइड क्षेत्र के आकार का अनुमान लगाने में सक्षम रहे। उनके गणनाओं से पता चलता है कि तारे के आंतरिक भाग का वह हिस्सा जिसने इस गति-वृद्धि में भाग लिया, तारे के कुल द्रव्यमान का लगभग 1.9 प्रतिशत है। यह अंश तारे के ठोस क्रस्ट के ठीक नीचे स्थित सुपरफ्लुइड न्यूट्रॉन की एक परत के लिए सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के साथ पूरी तरह मेल खाता है। मॉडल ने यह भी संकेत दिया कि तारे का आंतरिक तापमान संभवतः एक करोड़ डिग्री सेल्सियस है, जो एक मान है जो तारे की आयु और समय के साथ इसके ठंडा होने के तरीके के अनुरूप है। तथ्य यह है कि ग्लिच के बाद तारे की धीमी होने की दर में स्थायी वृद्धि देखी गई, यह इस विचार का समर्थन करता है कि सुपरफ्लुइड और क्रस्ट एक नए तरीके से स्थायी रूप से पुन: जुड़ गए थे।
यह खोज इस सरल विचार को चुनौती देती है कि न्यूट्रॉन तारे ग्लिच करने से पहले एक अनुमानित, स्थिर तरीके से तनाव पैदा करते हैं। यदि ऐसा होता, तो एक उम्मीद की जा सकती थी कि ग्लिच नियमित अंतराल पर या समान आकार के होंगे। इसके बजाय, PSR J1637–4642 ने लगभग दस वर्षों तक चुप्पी साधी रखी, और फिर लगातार तीन बहुत अलग परिमाण की घटनाओं को मुक्त किया। सबसे बड़ी घटना सबसे छोटी घटना से एक हजार गुना बड़ी थी, और वे अनियमित समय पर हुईं। यह सुझाव देता है कि इन ग्लिच को ट्रिगर करने वाली प्रक्रिया जटिल है और शायद कुछ हद तक यादृच्छिक (random) है, जो तारे के कोर के भीतर जटिल और अराजक अंतःक्रियाओं पर निर्भर करती है। हालांकि शोधकर्ता अभी यह अनुमान नहीं लगा सकते कि अगला ग्लिच कब होगा, उनका कार्य सिद्ध करता है कि जो तारे सतह पर शांत दिखाई देते हैं, वे भी अंदर से गतिशील और सक्रिय हैं। यह अध्ययन इस मानक दृष्टिकोण को पुख्ता करता है कि न्यूट्रॉन तारों में सुपरफ्लुइड होते हैं और ये तरल पदार्थ ही उन हिंसक, अचानक होने वाले घूर्णन परिवर्तनों को समझने की कुंजी हैं जिन्हें खगोलविद पूरी आकाशगंगा में देखते हैं।
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