Constraining gamma-ray burst viewing angles with Swift/XRT afterglow light curves
40 गामा-रे बर्स्ट के स्विफ्ट/एक्सआरटी आफ्टरग्लो लाइट कर्व्स का दो जेट मॉडलों के माध्यम से विश्लेषण करके, यह अध्ययन पाता है कि उच्च-लैटीट्यूड उत्सर्जन के बिना एक सरलीकृत ज्यामितीय मॉडल सबसे अच्छा फिट प्रदान करता है, जो यह प्रकट करता है कि अधिकांश बर्स्ट जेट अक्ष के करीब देखे जाते हैं जिनका वितरण गॉसियन है और ब्रह्मांडीय समय के दौरान ऑफ-एक्सिस अनुपातों में कोई महत्वपूर्ण विकास नहीं है।
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ब्रह्मांड गामा-रे बर्स्ट्स (gamma-ray bursts) के रूप में जानी जाने वाली हिंसक विस्फोटों से भरा हुआ है, जो बिग बैंग के बाद होने वाली सबसे ऊर्जावान घटनाएं हैं। उच्च-ऊर्जा प्रकाश की ये चमक विशाल तारों के ढहने के अंतिम क्षण या न्यूट्रॉन सितारों जैसे घने पिंडों के आपस में टकराने के कारण मानी जाती हैं। हालांकि विस्फोट स्वयं अविश्वसनीय रूप से संक्षिप्त होता है, लेकिन यह एक मंद होती चमक छोड़ जाता है जिसे 'आफ्टरग्लो' (afterglow) कहा जाता है, जिसे दिनों या हफ्तों तक एक्स-रे में देखा जा सकता है। खगोलविदों का मानना है कि ये विस्फोट गुब्बारे के फूलने की तरह सभी दिशाओं में नहीं फटते, बल्कि ऊर्जा की संकीर्ण, शक्तिशाली किरणें छोड़ते हैं, बिल्कुल एक लाइटहाउस की किरण की तरह जो अंतरिक्ष में घूम रही हो। चूंकि ये किरणें बहुत केंद्रित होती हैं, इसलिए हम इस विस्फोट को तभी देख पाते हैं जब हमारा ग्रह संयोगवश उस किरण के सीधे पथ में स्थित हो। यदि हम किनारे से देख रहे हैं, तो प्रकाश बहुत धुंधला होता है और विस्फोट अलग दिखाई देता है। इन किरणों के सापेक्ष हमारी स्थिति को सटीक रूप से समझना महत्वपूर्ण है, क्योंकि इससे वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद मिलती है कि विस्फोट ने वास्तव में कितनी ऊर्जा छोड़ी और किस प्रकार के तारे ने इसे बनाया।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने चालीस अलग-अलग गामा-रे बर्स्ट्स से निकलने वाली फीकी पड़ती एक्स-रे रोशनी का अध्ययन करके इन देखने के कोणों (viewing angles) का मानचित्र बनाने का हाल ही में प्रयास किया। उन्होंने स्विफ्ट (Swift) उपग्रह द्वारा एकत्र किए गए डेटा का उपयोग किया, जो दशकों से आकाश पर नज़र रख रहा है, ताकि यह समझने के लिए दो अलग-अलग गणितीय मॉडल बनाए जा सकें कि ये किरणें पृथ्वी से कैसी दिखनी चाहिए। पहला मॉडल एक सरल संस्करण था जिसने किरण को प्रकाश के एक तीखे, एकसमान शंकु (cone) के रूप में माना। दूसरा मॉडल अधिक जटिल था, जो इस तथ्य को ध्यान में रखता था कि किरण के किनारों से आने वाले प्रकाश को हम तक पहुँचने के लिए थोड़ा अलग रास्ता तय करना पड़ता है, जिससे प्रकाश के मंद होने की प्रक्रिया थोड़ी सुचारू (smooth) हो सकती है। यह तुलना करने के लिए कि प्रत्येक मॉडल वास्तविक डेटा से कितनी अच्छी तरह मेल खाता है, वैज्ञानिकों ने पाया कि सरल मॉडल ने उनके नमूने की प्रत्येक घटना के लिए बेहतर फिट प्रदान किया। यह सुझाव देता है कि जिन विस्फोटों का उन्होंने अध्ययन किया, उनके लिए किरण का तीखा, ज्यामितीय किनारा प्रकाश के उतार-चढ़ाव को आकार देने वाली प्रमुख विशेषता है, न कि अधिक जटिल मॉडल के सूक्ष्म धुंधलेपन के प्रभाव।
इस विश्लेषण ने इन ब्रह्मांडीय विस्फोटों के सापेक्ष हमारी स्थिति के बारे में एक आश्चर्यजनक पैटर्न का खुलासा किया। अधिकांश विस्फोटों के लिए, देखने का कोण बहुत छोटा था, जिसका अर्थ है कि पृथ्वी किरण के केंद्र के लगभग सीधे मध्य में स्थित थी। औसतन, हमारी दृष्टि रेखा (line of sight) और जेट के केंद्र के बीच का कोण जेट की कुल चौड़ाई के पांच-वें हिस्से से भी कम था। जब शोधकर्ताओं ने इन कोणों को एक ग्राफ पर अंकित किया, तो वे एक घंटी के आकार के वक्र (bell-shaped curve) के रूप में उभरे, जो यह दर्शाता है कि हालांकि कुछ विस्फोटों को किनारे से देखा जाता है, लेकिन अधिकांश को सामने से देखा जाता है। यह खोज बताती है कि हम इन घटनाओं को इतनी बार क्यों देखते हैं; हम बस भाग्यशाली हैं कि हम सीधे बंदूक की नली के सामने देख रहे हैं। अध्ययन ने यह भी जांचा कि क्या विस्फोट के आसपास के वातावरण का प्रकार—चाहे वह गैस का एक समान बादल हो या मरते हुए तारे से निकलने वाली कणों की हवा जैसा प्रवाह—किरण के दिखने के तरीके को बदलता है। उन्होंने दोनों वातावरणों के बीच कोई अंतर नहीं पाया, जो यह सुझाव देता है कि विस्फोट की ज्यामिति परिवेश के बावजूद सुसंगत है।
इसके अलावा, टीम ने आफ्टरग्लो में एक विशिष्ट विशेषता की जांच की, जिसे 'एक्स-रे प्लेटो' (X-ray plateau) के रूप में जाना जाता है जहाँ चमक कुछ समय के लिए स्थिर रहती है, और यह देखा कि क्या यह हमारे देखने के कोण से जुड़ा हुआ है। उन्होंने पाया कि इनके बीच कोई संबंध नहीं है, जो इस विचार को पुख्ता करता है कि यह प्लेटो विस्फोट को चलाने वाले इंजन के कारण है न कि हमारे दृष्टिकोण के कारण। शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि ब्रह्मांड के इतिहास में ये कोण कैसे बदले। जबकि बहुत समय पहले होने वाले विस्फोटों के लिए जेट का आकार छोटा होता प्रतीत हुआ, लेकिन उन्हें देखने का कोण स्थिर रहा। इसका मतलब है कि इन ब्रह्मांडीय किरणों का संरेखण (alignment) समय के साथ नहीं बदला है; ब्रह्मांड अरबों वर्षों से इन जेट्स को एक ही तरह से छोड़ रहा है। अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि हमारे मॉडलों को और परिष्कृत किया जा सकता है, वर्तमान साक्ष्य एक ऐसे ब्रह्मांड की ओर संकेत करते हैं जहाँ हम अक्सर इन शानदार, केंद्रित विस्फोटों के बिल्कुल केंद्र में स्थित होते हैं।
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