Ultraluminous X-ray sources in the first eROSITA survey I. Candidate catalogs
यह शोध पत्र प्रथम ईरोसिटा (eROSITA) अखिल-आकाश सर्वेक्षण और हेकेटे (HECATE) गैलेक्सी कैटलॉग से प्राप्त अल्ट्राल्यूमिनस एक्स-रे स्रोत (ULX) उम्मीदवारों के दो कैटलॉग प्रस्तुत करता है, जिसमें ~7 Mpc तक पूर्ण 90 अत्यधिक विश्वसनीय पहचानों (53 नए) का एक मुख्य नमूना और 260 संभावित उम्मीदवारों की एक विस्तारित सूची शामिल है, जिन्हें सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक (AGN) और अन्य खगोलीय स्रोतों से होने वाले संदूषण को न्यूनतम करने के लिए कड़ाई से जाँचा गया है।
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तारों के बीच के विशाल, अंधेरे स्थानों में, ऐसी वस्तुएं मौजूद हैं जो भौतिकी के उन नियमों को भी चुनौती देती हैं जिन्हें हम आमतौर पर समझते हैं। ये अतिदीप्तिमान एक्स-रे स्रोत (ultraluminous X-ray sources) हैं, ब्रह्मांडीय प्रकाश स्तंभ जो एक हजार सूर्यों की संयुक्त ऊर्जा से भी अधिक ऊर्जा उत्सर्जित करते हैं, फिर भी वे वे सुपरमैसिव ब्लैक होल नहीं हैं जो आकाशगंगाओं के केंद्रों में स्थित होते हैं। इसके बजाय, वे साधारण आकाशगंगाओं के घूमते हुए डिस्क के भीतर छिपे होते हैं, अक्सर उन्हीं इलाकों में जहाँ तारों का जन्म होता है। दशकों से, खगोलशास्त्री यह सोचते आए हैं कि ये वस्तुएं क्या हैं। क्या वे स्टेलर-मास ब्लैक होल हैं, जो मृत सितारों के ढह चुके अवशेष हैं, और किसी तरह पदार्थ को इतनी लालसा से खा रहे हैं कि वे गुरुत्वाकर्षण की सामान्य गति सीमाओं को तोड़ रहे हैं? या क्या वे कुछ दुर्लभ और भारी हैं, जैसे इंटरमीडिएट-मास ब्लैक होल जो सामने ही छिपे हुए थे? इसका उत्तर देने के लिए, वैज्ञानिकों को इन स्रोतों का एक पूर्ण मानचित्र चाहिए, जो उन अंध बिंदुओं और पूर्वाग्रहों से मुक्त हो जिन्होंने पिछली खोजों को बाधित किया है।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब हमारे आकाश के पूरे पश्चिमी भाग की ओर ध्यान केंद्रित करके उस लक्ष्य की ओर एक बड़ा कदम उठाया है। ईरोसिटा (eROSITA) टेलीस्कोप के डेटा का उपयोग करते हुए, जो पृथ्वी की कक्षा में घूमते एक उपग्रह पर लगा एक उपकरण है, उन्होंने इन रहस्यमय स्रोतों का पहला वास्तव में निष्पक्ष कैटलॉग तैयार किया है। उन पिछले अध्ययनों के विपरीत जिन्होंने अन्य कारणों से चुनी गई विशिष्ट, दिलचस्प आकाशगंगाओं को ही देखा था, इस टीम ने पूरे आकाश का स्कैन किया, और लगभग एक लाख पास की आकाशगंगाओं से आने वाले एक्स-रे संकेतों की तलाश की। उन्होंने प्रत्येक आकाशगंगा को एक संभावित घर के रूप में माना, जिससे यह सुनिश्चित हुआ कि स्थानीय ब्रह्मांड का कोई भी कोना अनभिक्षित न रह जाए। इसका परिणाम नब्बे अत्यधिक विश्वसनीय उम्मीदवारों की एक सूची है, जिनमें से तिरपन बिल्कुल नए खोजे गए स्रोत हैं जिन्हें पहले कभी नहीं देखा गया था।
प्रक्रिया एक सावधानीपूर्वक आकाश की जांच से शुरू हुई, जिसमें वास्तविक संकेतों को खोजने के लिए शोर (noise) को छाँटा गया। टेलीस्कोप ने एक्स-रे को कैप्चर किया, जो मानव आंखों के लिए अदृश्य उच्च-ऊर्जा वाली रोशनी है, जो ज्ञात आकाशगंगाओं की सीमाओं के भीतर बिंदुवत स्रोतों से आ रही थी। आकाशगंगाओं के चमकीले केंद्रों (जहाँ सुपरमैसिव ब्लैक होल रहते हैं) को इन छोटे, छिपे हुए स्रोतों के रूप में गलत समझने से बचने के लिए, टीम ने प्रत्येक आकाशगंगा के केंद्र के चारों ओर एक सुरक्षात्मक घेरा बनाया और उसके भीतर की किसी भी चीज़ को अनदेखा कर दिया। फिर उन्होंने प्रत्येक उम्मीदवार की ज्ञात छद्म रूपों (impostors) की एक लंबी सूची के साथ जाँच की। उन्होंने फटने वाले सितारों, हमारी अपनी मिल्की वे के अग्रभूमि (foreground) सितारों, और अन्य प्रकार की सक्रिय आकाशगंगाओं के संकेतों की तलाश की जो इस सिग्नल की नकल कर सकते थे। कई डेटाबेस के साथ अपने निष्कर्षों का मिलान करके और मानव विशेषज्ञों द्वारा छवियों के मैन्युअल निरीक्षण के माध्यम से, उन्होंने इस सूची को तब तक साफ किया जब तक कि केवल सबसे आशाजनक उम्मीदवार ही शेष न रह गए।
उन्होंने जो पाया वह नई जानकारी का एक खजाना था। मुख्य सूची में नब्बे ऐसे स्रोत हैं जो लगभग निश्चित रूप से वास्तविक अल्ट्राल्यूमिनस एक्स-रे वस्तुएं हैं। आधे से अधिक अज्ञात विज्ञान के लिए थे जब तक कि इस सर्वेक्षण ने उन्हें नहीं खोजा। टीम ने दो सौ साठ संभावित उम्मीदवारों की एक दूसरी, बड़ी सूची भी बनाई जो थोड़ी कम निश्चित हैं लेकिन फिर भी देखने योग्य हैं। यह नया कैटलॉग लगभग सात मिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी तक की आकाशगंगाओं के लिए पूर्ण है। इस सीमा के भीतर, सर्वेक्षण इतना व्यापक है कि इसमें किसी भी सक्रिय स्रोत के छूट जाने की संभावना नहीं है। हालांकि, शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि ये वस्तुएं स्थिर नहीं हैं। जब उन्होंने अपनी नई सूची की तुलना ज्ञात स्रोतों के पुराने कैटलॉग से की, तो उन्होंने पाया कि अतीत में रिपोर्ट किए गए कई चमकीले स्रोत उनकी सूची में गायब थे, जबकि कुछ नए वहां दिखाई दिए जहां पहले कुछ नहीं देखा गया था। यह सुझाव देता है कि ये ब्रह्मांडीय प्रकाश स्तंभ अत्यधिक परिवर्तनशील हैं, जो महीनों या वर्षों के अंतराल पर जलते और बुझते रहते हैं, जो समझाता है कि उन्हें पकड़ना इतना कठिन क्यों है।
अध्ययन ने इस लंबे समय से चल रही चिंता का भी समाधान किया कि क्या ये चमकीले बिंदु वास्तव में छोटे स्रोतों के समूह थे या दूर की पृष्ठभूमि आकाशगंगाएँ जो स्थानीय आकाशगंगाओं का मुखौटा पहने हुए थीं। आकाशगंगाओं के आकार और एक्स-रे छवियों की तीक्ष्णता का विश्लेषण करके, टीम ने निर्धारित किया कि उनके अधिकांश उम्मीदवारों के लिए, सिग्नल एक एकल, शक्तिशाली स्रोत से आता है न कि छोटे स्रोतों के भ्रमित समूह से। उन्होंने अनुमान लगाया कि अपनी सावधानीपूर्वक सफाई के बावजूद, उनकी मुख्य सूची का बीस प्रतिशत से अधिक हिस्सा पृष्ठभूमि की वस्तुओं के रूप में गलत समझा जा सकता है। सटीकता का यह स्तर भविष्य के अध्ययन के लिए एक ठोस आधार प्रदान करता है। स्रोतों की एक स्वच्छ, निष्पक्ष सूची होने के कारण, खगोलशास्त्री अब पूरी आबादी का अध्ययन कर सकते हैं, यह देखने के लिए कि इन वस्तुओं का वितरण कैसे होता है और वे किस प्रकार की आकाशगंगाओं में रहना पसंद करती हैं। यह कार्य इस रहस्य को हल नहीं करता कि ये वस्तुएं क्या हैं, लेकिन यह अब तक का सबसे सटीक मानचित्र प्रदान करता है, जिससे वैज्ञानिक अंततः ब्रह्मांड के सबसे चरम इंजनों के बारे में सही प्रश्न पूछने में सक्षम हो सकते हैं।
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