Discovery of an Extremely Luminous Sporadic Radio Pulsar
CHIME/FRB उपकरण का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने PSR J2108+5055 की खोज की, जो एक अत्यंत चमकदार लेकिन छिटपुट रूप से घूमने वाला रेडियो क्षणिक (रोटेटिंग रेडियो ट्रांजिएंट) है जिसका शिखर फ्लक्स घनत्व 3.1 kJy है, जिसके लक्षण यह सुझाव देते हैं कि FAST टेलीस्कोप स्थानीय समूह (लोकल ग्रुप) की आकाशगंगाओं में इसी तरह के स्रोतों का पता लगा सकता है।
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अंतरिक्ष के ठंडे, अंधेरे सन्नाटे में, कुछ मृत तारे हैं जो अभी भी बात करते हैं। ये न्यूट्रॉन तारे हैं, जो अत्यधिक घने, शहर के आकार के अवशेष हैं जो विशाल तारों के विस्फोट के बाद पीछे रह जाते हैं। इनमें से अधिकांश तेजी से घूमते हैं, और ब्रह्मांड में रेडियो तरंगों की किरणें प्रकाश स्तंभों (लाइटहाउस) की तरह प्रसारित करते हैं। जब ये किरणें पृथ्वी के पास से गुजरती हैं, तो हम एक नियमित स्पंदन (पल्स) का पता लगाते हैं, जिससे उन्हें 'पल्सर' का नाम मिला है। दशकों से, खगोलविदों ने इन ब्रह्मांडीय घड़ियों के हजारों मानचित्र बनाए हैं, और इनका उपयोग भौतिकी के नियमों का परीक्षण करने और अंतरिक्ष-समय के ताने-बाने को मापने के लिए किया है। हालांकि, सभी न्यूट्रॉन तारे स्थिर प्रकाश स्तंभ नहीं होते हैं। कुछ अनिश्चित होते हैं, जो अप्रत्याशित विस्फोटों में चालू और बंद होते रहते हैं, या लंबे समय तक अपने संकेतों को पूरी तरह से छिपा लेते हैं। इन्हें 'रोटेटिंग रेडियो ट्रांजिएंट्स' (RRATs) के रूप में जाना जाता है। इन्हें ढूंढना कठिन है क्योंकि वे एक निरंतर लय के साथ नहीं चमकते; इसके बजाय, वे छिटपुट, यादृच्छिक चमक में फुसफुसाते हैं जिन्हें स्थिर पैटर्न की तलाश करने वाले दूरबीनों द्वारा आसानी से मिस कर दिया जाता है। इन मायावी वस्तुओं को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि वे एक अलग प्रकार के ब्रह्मांडीय रहस्य की कुंजी हो सकते हैं: 'फास्ट रेडियो बर्स्ट्स' (FRBs)। ये दूर की आकाशगंगाओं से आने वाली रेडियो ऊर्जा की शक्तिशाली, मिलीसेकंड-लंबी चमक हैं, और हालांकि इनका मूल अभी भी खगोल विज्ञान की सबसे बड़ी पहेलियों में से एक है, कई वैज्ञानिकों को संदेह है कि वे इन अनिश्चित न्यूट्रॉन तारों के व्यवहार से संबंधित हैं।
ब्रिटिश कोलंबिया में स्थित एक विशाल रेडियो टेलीस्कोप, 'कनाडाई हाइड्रोजन इंटेंसिटी मैपिंग एक्सपेरिमेंट' का उपयोग करने वाली खगोलविदों की एक टीम ने अब अब तक दर्ज किए गए ऐसे अनिश्चित तारे के सबसे चमकदार उदाहरण की खोज की है। उन्होंने एक न्यूट्रॉन तारे की खोज की है, जिसका नाम PSR J2108+5055 है, जो हमारी अपनी मिल्की वे आकाशगंगा में लगभग 1,600 प्रकाश वर्ष दूर स्थित है। यह तारा एक वास्तविक अपवाद है। जबकि अधिकांश पल्सर रेडियो तरंगों की एक स्थिर धारा उत्सर्जित करते हैं, यह एक 'स्पोरैडिक मोड-चेंजर' है, जिसका अर्थ है कि यह एक शांत अवस्था (जहाँ यह लगभग मौन रहता है) और एक उज्ज्वल अवस्था (जहाँ यह शक्तिशाली स्पंदों को मुक्त करता है) के बीच बदलता रहता है। शोधकर्ताओं ने कई वर्षों में इन दो हजार से अधिक स्पंदों का पता लगाया, लेकिन इस तारे का व्यवहार इतना अनियमित है कि यह पिछले सर्वेक्षणों में अदृश्य रहा जो स्थिर संकेतों की तलाश करते थे। सबसे आश्चर्यजनक खोज इसकी सबसे चमकीली चमक की प्रचंड शक्ति है। टीम ने एक एकल स्पंदन को 3.1 किलोजैंस्क्य (kilojanskys), जो रेडियो तीव्रता की एक इकाई है, की शिखर चमक के साथ मापा। इसे समझने के लिए, यदि आप इस तारे को हमारे स्थानीय समूह (Local Group) की आकाशगंगाओं के किनारे पर रखते, तो चीन में स्थित एक विशाल टेलीस्कोप 'FAST' भी इसकी सबसे चमकीली चमक का पता लगा पाता। यह इसे ज्ञात रोटेटिंग रेडियो ट्रांजिएंट बनाता है, जो अपने प्रकार के अन्य सभी से काफी अधिक चमकता है।
यह खोज सरल नहीं थी। उपयोग किया गया टेलीस्कोप, CHIME, पृथ्वी के घूमने के साथ आकाश के एक विस्तृत हिस्से को स्कैन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन यह पारंपरिक टेलीस्कोप की तरह व्यक्तिगत वस्तुओं को ट्रैक नहीं करता है। इसका मतलब है कि डेटा जटिल है, और तारे के स्पंदन अक्सर टेलीस्कोप के दृश्य के "साइड लोब्स" (side lobes) में पकड़े गए थे, जो इसके दृश्य क्षेत्र के किनारे पर कम संवेदनशील क्षेत्र होते हैं। शोधकर्ताओं को इन संकेतों को कैलिब्रेट करने और यह पुष्टि करने के लिए नए तरीके विकसित करने पड़े कि स्पंदन वास्तव में एक ही घूमते हुए स्रोत से आ रहे हैं। उन्होंने पाया कि तारा हर 0.495 सेकंड में एक बार घूमता है और इसमें एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र है, लेकिन यह अपना अधिकांश समय "नलिंग" (nulling) मोड में बिताता है, जहाँ यह लगभग कुछ भी उत्सर्जित नहीं करता है। जब यह जागता है, तो यह चमक के दो अलग-अलग मोड के बीच स्विच करता है। एक मोड मंद है, जबकि दूसरा अविश्वसनीय रूप से चमकीला है, जिसमें चमकीले स्पंदन मंद स्पंदों की तुलना में लगभग बीस गुना अधिक शक्तिशाली होते हैं। टीम ने यह भी देखा कि तारे के स्पंदन थोड़े अलग समय पर आते हैं, जो इस बात पर निर्भर करता है कि वह किस मोड में है, यह एक सूक्ष्म संकेत था जिसने उन्हें तारे की वास्तविक लय को अनलॉक करने में मदद की।
यह खोज कितनी महत्वपूर्ण है, इसका संकेत यह है कि यह हमारी आकाशगंगा में न्यूट्रॉन तारों की आबादी के बारे में क्या बताती है। पिछले सर्वेक्षणों ने, जिन्होंने स्थिर संकेतों या छोटे विस्फोटों की तलाश की थी, संभवतः इस तारे को पूरी तरह से मिस कर दिया होगा क्योंकि यह एक विशिष्ट पल्सर की तरह व्यवहार नहीं करता है। शोधकर्ताओं ने यह अनुमान लगाने के लिए एक सरल मॉडल का उपयोग किया कि इस तरह के कितने अन्य तारे आकाश में छिपे हो सकते हैं। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि दर्जनों, शायद लगभग अस्सी, ऐसे अत्यंत चमकीले लेकिन छिटपुट स्रोत हो सकते हैं जो पारंपरिक तरीकों द्वारा अनकहे रह गए हैं। इसका तात्पर्य यह है कि ब्रह्मांड में इन "छिपे हुए" दिग्गजों की संख्या हमारी पिछली सोच से कहीं अधिक है, और हमें उन्हें खोजने के लिए नए, दीर्घकालिक सर्वेक्षणों की आवश्यकता है। यह अध्ययन फास्ट रेडियो बर्स्ट के संदर्भ में भी इस तारे को रखता है। हालांकि PSR J2108+5055 से निकलने वाले स्पंदन अविश्वसनीय रूप से चमकीले हैं, फिर भी वे उन फास्ट रेडियो बर्स्ट्स की तुलना में बहुत कमजोर हैं जो अन्य आकाशगंगाओं से आते हैं। हालांकि, यह तथ्य कि हमारे अपने घर के आंगन में एक न्यूट्रॉन तारा इतनी तीव्र, मिलीसेकंड-लंबी चमक पैदा कर सकता है, यह दर्शाता है कि इन तारों के भीतर की मशीनरी साधारण पल्सर और रहस्यमय फास्ट रेडियो बर्स्ट के बीच के अंतर को पाटने वाले पैमाने पर ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम है।
शोधकर्ताओं ने एक्स-रे और दृश्य प्रकाश जैसे स्पेक्ट्रम के अन्य हिस्सों में भी इस तारे की तलाश की, लेकिन कुछ नहीं पाया। यह पुष्टि करता है कि तारा एक शुद्ध रेडियो उत्सर्जक है, जिसका कोई दृश्य समकक्ष या मजबूत एक्स-रे चमक नहीं है, जो इस प्रकार की वस्तु के लिए सामान्य है। तारे के घूमने और समय के साथ इसके धीमे होने को मापकर, उन्होंने गणना की कि यह लगभग 12 मिलियन वर्ष पुराना है और इसमें पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से अरबों गुना अधिक शक्तिशाली सतह चुंबकीय क्षेत्र है। यह अपने घूमने के दौरान जो ऊर्जा खोता है, उसे सक्रियता के संक्षिप्त क्षणों के लिए आश्चर्यजनक रूप से उच्च दक्षता के साथ रेडियो तरंगों में परिवर्तित करता है। यह खोज इस रहस्य को हल नहीं करती है कि फास्ट रेडियो बर्स्ट क्या हैं, लेकिन यह हमारी समझ को बढ़ाती है कि न्यूट्रॉन तारे क्या करने में सक्षम हैं। यह दिखाता है कि हमारे अपने आकाशगंगा के भीतर भी, ऐसे चरम पिंड मौजूद हैं जो हमारी अपेक्षाओं को चुनौती देते हैं, जो एक क्षण के लिए शानदार ढंग से चमकते हैं और फिर वापस अंधेरे में विलीन हो जाते हैं। जैसे-जैसे नए टेलीस्कोप ऑनलाइन आ रहे हैं और सर्वेक्षण अधिक संवेदनशील हो रहे हैं, खगोलविद इन मायावी, उच्च-शक्ति वाले ट्रांजिएंट्स को खोजने की उम्मीद करते हैं, जो केवल फुसफुसाहट में बात करने वाली सितारों की एक छिपी हुई आबादी को प्रकट करेंगे।
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