Signatures in the local interstellar medium of electromagnetic radiation produced by neutron star gravitational waves

तारों के बीच के सन्नाटे की गहराइयों में, हमारे सूर्य के सुरक्षात्मक बुलबुले से बहुत दूर, अंतरिक्ष यानों की एक जोड़ी दशकों से एक मंद, निरंतर गूँज सुन रही है। ये वोयाजर (Voyager) प्रोब हैं, जो वास्तविक अंतरतारकीय माध्यम (interstellar medium) में प्रवेश करने वाली पहली मानव-निर्मित वस्तुएं हैं—जो तारों के बीच के स्थान को भरने वाली गैस और धूल का विशाल महासागर है। 1980 के दशक के मध्य से, और हेलिओपॉज़ (heliopause) नामक सीमा को पार करने के काफी बाद भी जारी रहते हुए, इनके उपकरणों ने प्लाज्मा दोलन (plasma oscillations) का पता लगाया है—जो अंतरिक्ष की विद्युत रूप से आवेशित गैस में तरंगें हैं—जो लगभग 3,000 चक्र प्रति सेकंड की आवृत्ति पर कंपन करती हैं। चालीस वर्षों से, वैज्ञानिक इस ब्रह्मांडीय शोर के स्रोत की पहचान करने का प्रयास कर रहे हैं। जबकि कुछ सिद्धांतों ने सुझाव दिया कि ये लहरें सौर तूफानों के कारण हमारे सौर मंडल के किनारे से टकराने से उत्पन्न हुई थीं, इस बात पर संदेह बढ़ता गया कि क्या हमारा अपना सूर्य उन संकेतों के लिए जिम्मेदार हो सकता है जो सौर गतिविधि के थम जाने के बहुत बाद भी बने रहते हैं। प्रश्न बना हुआ है: गहरे अंधेरे में ये स्थिर, कम आवृत्ति वाली तरंगें क्या उत्पन्न कर रही हैं?

एक नया अध्ययन एक क्रांतिकारी उत्तर प्रस्तावित करता है, जिसमें सुझाव दिया गया है कि इसका स्रोत हमारे सौर मंडल में नहीं, बल्कि मृत तारों के हिंसक जीवन में निहित है। शोधकर्ता, प्रेस्टन जोन्स, प्रगति प्रधान और डगलस सिंगलटन, एक सैद्धांतिक तंत्र की खोज करते हैं जहाँ न्यूट्रॉन सितारों द्वारा उत्सर्जित गुरुत्वाकर्षण तरंगें उस विद्युत चुम्बकीय विकिरण को उत्पन्न कर सकती हैं जिसे वोयाजर सुन रहा है। न्यूट्रॉन तारे अत्यधिक घने, ढह चुके विशाल तारों के कोर होते हैं जो विस्फोट के बाद बचे होते हैं। इनमें से कुछ तारे हर सेकंड सैकड़ों बार घूमते हैं, और जैसे-जैसे वे घूमते हैं, वे अंतरिक्ष और समय के ताने-बाने में तरंगें भेज सकते हैं जिन्हें गुरुत्वाकर्षण तरंगें कहा जाता है। शोध पत्र सुझाव देता है कि जैसे ही ये गुरुत्वाकर्षण तरंगें अंतरिक्ष से गुजरती हैं, वे स्वयं निर्वात (vacuum) के साथ अंतःक्रिया कर सकती हैं जिससे विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्पन्न होता है, एक ऐसी प्रक्रिया जिसे लेखक "सह-उत्पादन" (co-production) कहते हैं।

इस संबंध का तर्क आवृत्ति से जुड़ी एक विशिष्ट श्रृंखला पर निर्भर करता है। सबसे तेजी से घूमने वाले न्यूट्रॉन तारे लगभग प्रति सेकंड 700 बार घूम सकते हैं। यदि ऐसा तारा गुरुत्वाकर्षण तरंगें उत्सर्जित करता है, तो सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि वे तरंगें स्पिन दर के दोगुने, यानी लगभग 1,400 चक्र प्रति सेकंड पर दोलन करेंगी। सह-उत्पादन सिद्धांत फिर यह सुझाव देता है कि ये गुरुत्वाकर्षण तरंगें बदले में अपनी आवृत्ति के दोगुने पर विद्युत चुम्बकीय तरंगें उत्पन्न करेंगी। इसके परिणामस्वरूप एक अंतिम संकेत प्राप्त होता है जो लगभग 3,000 चक्र प्रति सेकंड पर कंपन करता है, जो बिल्कुल उसी प्लाज्मा दोलन की आवृत्ति से मेल खाता है जिसे वोयाजर ने पाया है। यह गणितीय संरेखण इस बात का एक ठोस स्पष्टीकरण प्रदान करता है कि संकेत इसी विशिष्ट पिच पर क्यों हैं, एक ऐसा विवरण जिसे पिछले सौर-आधारित सिद्धांतों को समझाने में कठिनाई हुई थी।

हालाँकि, लेखक सावधानीपूर्वक नोट करते हैं कि यह एक सैद्धांतिक गणनाओं पर आधारित सुझाव है, न कि कोई पुष्ट खोज। वे गणना करते हैं कि किसी न्यूट्रॉन तारे को वोयाजर द्वारा सुने जाने योग्य मजबूत संकेत उत्पन्न करने के लिए, उसे अपेक्षाकृत निकट, लगभग 150 पारसेक (लगभग 490 प्रकाश वर्ष) की सैद्धांतिक सीमा के भीतर, और अत्यंत ऊर्जावान होना चाहिए। शोध पत्र सुपरनोवा के अवशेषों, जिन्हें कैसियोपिया ए (Cassiopeia A) और वेला जूनियर (Vela Jr.) के रूप में जाना जाता है, को ऐसी ऊर्जावान गुरुत्वाकर्षण तरंगों को उत्पन्न करने के संभावित उम्मीदवारों के रूप में पहचानता है, हालांकि यह उल्लेख करता है कि वेला पल्सर (Vela pulsar) स्वयं पृथ्वी से अनुमानित सीमा से लगभग दोगुना दूर है, जो इसे वोयाजर के विशिष्ट अवलोकनों के लिए कम संभावित स्रोत बनाता है। शोधकर्ता इस बात पर भी विचार करते हैं कि ये संकेत वर्षों तक कैसे बने रह सकते हैं। वे प्रस्ताव देते हैं कि हालांकि न्यूट्रॉन स्टार घटना से प्रारंभिक ऊर्जा का विस्फोट संक्षिप्त हो सकता है, लेकिन अंतरतारकीय प्लाज्मा में उत्पन्न होने वाली लहरें तारों के बीच के स्थान के अद्वितीय गुणों द्वारा बनाए रखी जा सकती हैं, ठीक वैसे ही जैसे एक घंटी बजने के बहुत बाद तक बजना जारी रखती है।

अध्ययन वोयाजर द्वारा देखे गए व्यापक संदर्भ पर भी नज़र डालता है। अंतरिक्ष यान ने कॉस्मिक किरणों (cosmic rays) का पता लगाया है, जो उच्च-ऊर्जा कण हैं, जो ज्ञात न्यूट्रॉन सितारों के घूर्णन में अचानक होने वाली गति (glitches) की आवृत्ति से मोटे तौर पर मेल खाते हैं। यह सहसंबंध इस विचार को बल देता है कि न्यूट्रॉन तारे ही उस गतिविधि के स्रोत हैं जिसे वोयाजर देख रहा है। यदि प्लाज्मा दोलन वास्तव में गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रेडियो तरंगों में रूपांतरण का परिणाम हैं, तो इसका अर्थ होगा कि वोयाजर प्रोब प्रभावी रूप से उस प्रकार की गुरुत्वाकर्षण तरंग के डिटेक्टर के रूप में कार्य कर रहे हैं जिन्हें वर्तमान पृथ्वी-आधारित वेधशालाएं नहीं देख सकती हैं। मौजूदा डिटेक्टर बहुत कम आवृत्तियों के लिए ट्यून किए गए हैं और वे इन तीव्र, उच्च-पिच वाले संकेतों को छोड़ देंगे।

लेखक इस बात पर जोर देते हैं कि इस सिद्धांत का सबसे मजबूत प्रमाण 1,500 चक्र प्रति सेकंड पर एक गुरुत्वाकर्षण तरंग संकेत और 3,000 चक्र प्रति सेकंड पर प्लाज्मा दोलन का एक साथ पता लगाना होगा। उन्होंने 2017 की गर्मियों के डेटा की जांच की, जब वोयाजर ने एक कॉस्मिक रे इवेंट और एक प्लाज्मा दोलन दर्ज किया था, और नोट किया कि उस समय कोई गुरुत्वाकर्षण तरंग संकेत रिपोर्ट नहीं किया गया था। हालाँकि, शोध पत्र स्पष्ट करता है कि इस पता न चलने की अनुपस्थिति वर्तमान उच्च-आवृत्ति संवेदनशीलता सीमाओं के कारण होने वाली कमी के अनुरूप है, न कि उस विशिष्ट विंडो में की गई किसी विशेष खोज के निश्चित नकारात्मक परिणाम के रूप में। शोध पत्र निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि साक्ष्य अभी निर्णायक नहीं हैं, फिर भी सह-उत्पादन सिद्धांत दशकों से अनसुलझे रहस्य के लिए एक संभावित और भौतिक रूप से सुसंगत स्पष्टीकरण प्रदान करता है। यह सुझाव देता है कि वोयाजर जो गूँज सुन रहा है, वह एक मरते हुए तारे के घूमने की प्रतिध्वनि है, जो भौतिकी के नियमों द्वारा एक ऐसी ध्वनि में बदल दी गई है जो आकाशगंगा में यात्रा कर सकती है।