1LHAASO J1852+0050u: GeV-100TeV Gamma-ray emission Powered by Star-forming Region?
बहु-तरंगदैर्ध्य अवलोकनों और स्पेक्ट्रल विश्लेषण के आधार पर, यह अध्ययन प्रस्तावित करता है कि विस्तृत GeV–100 TeV गामा-रे स्रोत 1LHAASO J1852+0050 संभवतः एक तारा-निर्माण क्षेत्र द्वारा संचालित है, जो सहवर्ती पल्सर PSR J1853+0056 के बजाय प्रोटोस्टार्स और विशाल तारों द्वारा त्वरित प्रोटॉन और आसपास के आणविक बादलों के बीच होने वाली हैड्रोनिक अंतःक्रियाओं के माध्यम से संचालित होता है।
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पृथ्वी से काफी ऊपर, तिब्बती पठार की विरल हवा में, सेंसरों का एक विशाल समूह किसी असाधारण चीज़ की प्रतीक्षा कर रहा है। ये सेंसर 'लार्ज हाई एल्टीट्यूड एयर शॉवर ऑब्जर्वेटरी', जिसे LHAASO के नाम से जाना जाता है, का हिस्सा हैं, और उन्हें ब्रह्मांड के सबसे ऊर्जावान कणों के सूक्ष्म, क्षणिक संकेतों को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इन कणों को 'कॉस्मिक रेज़' (आकाशगंगा किरणें) कहा जाता है, जो परमाणु नाभिक हैं और अंतरिक्ष में प्रकाश की गति के लगभग बराबर चलते हैं। लगभग एक सदी से, वैज्ञानिक आश्चर्य करते रहे हैं कि इन कणों को इतनी अविश्वसनीय गति कहाँ से मिलती है। जबकि कुछ ज्ञात हैं कि वे मरते हुए सितारों के हिंसक विस्फोटों से आते हैं, लेकिन सबसे शक्तिशाली कण, जिनकी ऊर्जा हमारे सबसे शक्तिशाली कण त्वरकों (पार्टिकल एक्सेलरेटर) द्वारा बनाई जा सकने वाली ऊर्जा से दस लाख गुना अधिक है, एक रहस्य बने हुए हैं। इन "PeVatrons" के स्रोत को खोजना—जो कणों को इतनी चरम ऊर्जा तक त्वरित करने में सक्षम हैं—आधुनिक खगोल विज्ञान के महानतम मिशनों में से एक है, क्योंकि यह अंततः उन इंजनों को प्रकट करेगा जो उच्च-ऊर्जा वाले ब्रह्मांड को शक्ति प्रदान करते हैं।
हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने एक्विला (Aquila) नक्षत्र के एक विशिष्ट आकाश खंड की ओर अपना ध्यान केंद्रित किया, जहाँ उच्च-ऊर्जा गामा किरणों का एक रहस्यमय स्रोत देखा गया था। यह स्रोत, जिसे 1LHAAS0 J1852+0050u के रूप में सूचीबद्ध किया गया है, विकिरण का एक विशाल, विसरित चमक (डिफ्यूज ग्लो) है जिसे एक सौ ट्रिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट से अधिक की ऊर्जा पर पहचाना गया था। पहेली यह थी कि इस चमक को क्या बना रहा है। यह क्षेत्र ज्ञात खगोलीय पिंडों से भरा हुआ है, जिसमें दो फटे हुए सितारों के अवशेष और एक तेजी से घूमता हुआ न्यूट्रॉन तारा शामिल है, जिसे 'पल्सर' के रूप में जाना जाता है। LHAASO सहयोग के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में टीम ने यह निर्धारित करने के लिए प्रयास किया कि क्या इनमें से कोई परिचित वस्तु इसके पीछे का कारण थी, या कोई अधिक विलक्षण (एक्सोटिक) चीज़ काम कर रही थी।
इस रहस्य को सुलझाने के लिए, वैज्ञानिकों ने कई दूरबीनों के डेटा को संयोजित किया। उन्होंने LHAO के चार वर्षों के अवलोकनों का पुनर्मूल्यांकन किया, जिसने उच्च-ऊर्जा गामा किरणों का एक विस्तृत मानचित्र प्रदान किया, और इसे फर्मी-एलएटी (Fermi-LAT) उपग्रह के सोलह वर्षों के डेटा के साथ जोड़ा, जो कम-ऊर्जा वाली गामा किरणों का अवलोकन करता है। उन्होंने रेडियो दूरबीनों का उपयोग करके क्षेत्र में अदृश्य आणविक गैस का भी अध्ययन किया, जो गैस और धूल के घने बादलों की उपस्थिति को प्रकट कर सकती है जहाँ सितारों का जन्म होता है। इन विभिन्न दृश्यों को एक साथ जोड़कर, शोधकर्ता मुख्य स्रोत के धुंधले संकेत को उसके पड़ोसियों की चमक से अलग करने में सक्षम हुए। उन्होंने पाया कि गामा-रे की चमक एक एकल बिंदु नहीं बल्कि एक विस्तृत क्षेत्र है जो नए सितारों के एक हलचल भरे नर्सरी (नर्सरी ऑफ स्टार्स) के साथ ओवरलैप करता है।
पहला संदिग्ध जिसे टीम ने विचार में लिया, वह एक मध्यम आयु का पल्सर था, एक घना, घूमता हुआ तारा जो लगभग दो लाख वर्षों से घूम रहा है। पल्सर उच्च-ऊ produksi कणों के बादल बनाने के लिए जाने जाते हैं जो गामा किरणें उत्सर्जित कर सकते हैं। हालाँकि, जब शोधकर्ताओं ने यह देखने के लिए सिमुलेशन चलाया कि क्या यह विशिष्ट पल्सर देखे गए ऊर्जा की मात्रा उत्पन्न कर सकता है, तो आंकड़े मेल नहीं खाए। पल्सर के पास उस चमकदार, उच्च-ऊर्जा वाली चमक की व्याख्या करने के लिए पर्याप्त शक्ति नहीं थी जिसे LHAASO द्वारा देखा गया था। टीम ने पास के फटे हुए सितारों के अवशेषों को भी देखा, लेकिन क्षेत्र में दूरियों और गैस के विशिष्ट प्रकारों ने उन्हें प्राथमिक स्रोत के रूप में खारिज कर दिया। साक्ष्य इन हिंसक, विस्फोटक मूलों से दूर इशारा कर रहे थे।
इसके बजाय, डेटा एक अधिक निरंतर, फिर भी समान रूप से हिंसक प्रक्रिया की ओर इशारा कर रहा था: विशाल सितारों का जन्म। गामा-रे स्रोत सीधे आणविक गैस के एक घने बादल के ऊपर स्थित है, जो तारा निर्माण के लिए कच्चा माल है। इस बादल के भीतर G34.26+0.15 नामक एक विशिष्ट क्षेत्र है, जहाँ वर्तमान में विशाल तारे जन्म ले रहे हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि फर्मी उपग्रह द्वारा पता लगाई गई कम-ऊर्जा वाली गामा किरणें युवा, बनते सितारों के स्थान से मेल खाती हैं, जबकि LHAASO द्वारा पता लगाई गई उच्चतम-ऊर्जा वाली गामा किरणें उसी क्लस्टर में मौजूद विशाल, पूर्ण रूप से विकसित सितारों के साथ संरेखित होती हैं।
वैज्ञानिकों ने विकिरण के लिए दो-भागों वाली व्याख्या प्रस्तावित की है। उनका सुझाव है कि कम-ऊर्जा वाली गामा किरणें युवा, बनते सितारों के शक्तिशाली जेट और प्रवाह (आउटफ्लो) से त्वरित प्रोटॉन द्वारा उत्पन्न होती हैं। ये युवा तारे अभी द्रव्यमान एकत्र कर रहे हैं, और उनकी ऊर्जावान गतिविधि आसपास की गैस को उत्तेजित करती है, जिससे कण उच्च गति तक त्वरित होते हैं। उच्चतम-ऊर्जा वाली गामा किरणें, जो एक सौ ट्रिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट तक पहुँचती हैं, संभवतः उसी क्लस्टर के और भी अधिक शक्तिशाली de facto (विशाल) हवाओं (विंड्स) द्वारा उत्पन्न होती हैं। ये विशाल तारे पदार्थ को जबरदस्त गति से अंतरिक्ष में फेंकते हैं, जिससे शॉक वेव्स (आघात तरंगें) पैदा होती हैं जो देखी गई विकिरण को उत्पन्न करने के लिए आवश्यक चरम ऊर्जा तक कणों को त्वरित कर सकती हैं।
अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि यह तारा-निर्माण क्षेत्र संभवतः एक "PeVatron" है, जो एक प्राकृतिक कण त्वरक है जो कॉस्मिक रेज़ को उन ऊर्जाओं तक बढ़ाने में सक्षम है जिन्हें पहले केवल सबसे हिंसक विस्फोटों का क्षेत्र माना जाता था। शोधकर्ता अनुमान लगाते हैं कि इस क्लस्टर में बीस से दो सौ विशाल तारे हैं, जिनकी संयुक्त हवाएँ इस उच्च-ऊर्जा उत्सर्जन को बनाए रखने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करती हैं। हालाँकि वे क्षेत्र में अन्य छिपे हुए, अनदेखे पल्सरों की उपस्थिति को पूरी तरह से खारिज नहीं कर सकते, फिर भी साक्ष्य इस बात का प्रबल समर्थन करते हैं कि तारा-निर्माण क्षेत्र ही प्रमुख इंजन है। यह खोज कॉस्मिक रेज़ के बारे में हमारी समझ में एक नया अध्याय जोड़ती है, यह सुझाव देती है कि सितारों के जन्म के अराजक, ऊर्जावान नर्सरी भी उतने ही सक्षम हैं जितने कि सितारों की विनाशकारी मृत्यु, ब्रह्मांड के सबसे ऊर्जावान कणों को बनाने में।
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