A Wolf-Rayet nebula in its disruption phase: high-resolution radio observations of PCG 11

तारे स्थिर प्रकाश स्तंभ नहीं हैं; वे हिंसक, गतिशील इंजन हैं जो लगातार अपने आसपास के स्थान को नया आकार देते हैं। विशेष रूप से, विशाल तारे ब्रह्मांडीय बुलडोजर की तरह कार्य करते हैं। जैसे-जैसे वे बूढ़े होते हैं, वे अपनी बाहरी परतों को शक्तिशाली हवाओं के रूप में त्याग देते हैं जो प्रति घंटे लाखों मील की रफ्तार से चलती हैं। ये हवाएं उस धीमी और घनी गैस से टकराती हैं जिसे तारे ने पहले बाहर निकाला था, और उसे विशाल, फैलते हुए खोलों (shells) में समेट लेती हैं। दशकों से, खगोलविदों ने समझा है कि ये खोल सुंदर, चमकते हुए छल्ले बना सकते हैं। हालांकि, इस प्रक्रिया का अंतिम चरण—जब खोल टूटने, लीक होने और घुलने लगता है—एक रहस्य बना हुआ है। यह एक क्षणिक, अराजक अवस्था है जिसे पकड़ना कठिन है, फिर भी यह समझने की कुंजी है कि विशाल तारे अपना पदार्थ आकाशगंगा में कैसे वापस लौटाते हैं और वे भविष्य के तारों के जन्म को कैसे प्रभावित करते हैं।

खगोलविदों की एक टीम ने अब विखंडन के इस सटीक क्षण की एक दुर्लभ, उच्च-परि definisi (high-definition) तस्वीर लेने में सफलता प्राप्त की है। उन्होंने अपना ध्यान PCG 11 नामक एक विशिष्ट वस्तु की ओर लगाया, जो WR 75ab नामक एक विशाल, बूढ़े तारे के चारों ओर गैस का एक चमकता हुआ छल्ला है। हालांकि इस छल्ले को पहले दृश्य प्रकाश में एक लहरदार, असमान वृत्त के रूप में देखा गया था, लेकिन इसकी संरचना की वास्तविक प्रकृति और इसके टूटने के पीछे के भौतिक विज्ञान को धूल और पुराने टेलीस्कोपों की सीमाओं ने छिपा दिया था। स्पष्ट रूप से देखने के लिए, शोधकर्ताओं ने दुनिया के दो सबसे शक्तिशाली रेडियो टेलीस्कोपों का उपयोग किया: दक्षिण अफ्रीका में मीरकाट (Meerockat) और ऑस्ट्रेलिया टेलीस्कोप कॉम्पैक्ट एरे। रेडियो तरंगें इस काम के लिए एक अनूठा उपकरण हैं क्योंकि वे ब्रह्मांडीय धूल के बिना बाधा डाले पार हो जाती हैं, जिससे टीम को आयनित गैस का ऐसा विस्तृत मानचित्र बनाने की अनुमति मिलती है जो पहले कभी संभव नहीं था।

नई छवियां प्रकट करती हैं कि PCG 11 एक साधारण, चिकना बुलबुला नहीं है। इसके बजाय, यह एक खोखली, डोनट के आकार की संरचना है जिसे लगभग 'फेस-ऑन' (सामने से) देखा जा रहा है, जिसका अर्थ है कि हम इसकी समरूपता के अक्ष के नीचे देख रहे हैं। यह छल्ला गैस की एक निरंतर दीवार नहीं है; इसे चमकीले ढेलों (clumps) की एक सुसंगत श्रृंखला में तोड़ दिया गया है जो गहरे अंतराल (gaps) द्वारा अलग किए गए हैं। ये अंतराल खाली स्थान नहीं हैं; ये वे छेद हैं जहाँ गैस का क्षरण हो गया है। शोधकर्ताओं ने पाया कि छल्ला गैस की उंगली जैसी उभारों (protrusions) से भरा हुआ है जो केंद्रीय तारे की ओर अंदर की तरफ इशारा करते हैं, जो कम-चमक वाले क्षेत्रों द्वारा अलग किए गए हैं जहाँ सामग्री पतली हो गई है। यह पैटर्न इतना नियमित और विशिष्ट है कि यह पुष्टि करता है कि छल्ला एक विशिष्ट प्रकार की भौतिक अस्थिरता से गुजर रहा है, जहाँ तेज तारकीय हवा और धीमी, एकत्रित गैस के बीच की सीमा अशांत हो जाती है और उंगलियों के आकार में टूट जाती है, ठीक वैसे ही जैसे तेल और पानी अलग होते हैं।

महत्वपूर्ण रूप से, यह अध्ययन सिद्ध करता है कि यह विखंडन स्वयं आयनित गैस में हो रहा है, न कि केवल ऑप्टिकल छवियों में दिखने वाली धूल में। विभिन्न आवृत्तियों पर रेडियो उत्सर्जन को मापकर, टीम ने निर्धारित किया कि गैस गर्म और पतली है, जो बिल्कुल वैसा ही व्यवहार करती है जैसा कि तारे के विकिरण द्वारा गर्म की गई सामग्री के लिए अपेक्षित होता है। उन्होंने रेडियो तरंगों में केंद्रीय तारे का पहली बार पता लगाया। तारा इतनी घनी और तेज हवा चला रहा है कि वह अपने स्वयं के थर्मल रेडियो उत्सर्जन के साथ चमकता है। इसने टीम को तारे के द्रव्यमान खोने की दर की गणना करने की अनुमति दी, जिससे पता चला कि यह पिछले अनुमानों के अनुरूप है जो इन्फ्रारेड प्रकाश का उपयोग करके किए गए थे। तारा हर साल सूर्य के द्रव्यमान का लगभग एक लाखवाँ हिस्सा खो रहा है, जो अंतरिक्ष में छोड़े जा रहे पदार्थ की एक आश्चर्यजनक मात्रा है।

शायद सबसे महत्वपूर्ण खोज यह है कि इस विखंडन का तारे के वातावरण के लिए क्या अर्थ है। छल्ला अब तारे की ऊर्जा को थामे रखने वाला एक ठोस पात्र नहीं रह गया है। अंतरालों और छेदों ने संरचना को अत्यधिक छिद्रपूर्ण (porous) बना दिया है। शोधकर्ताओं ने गणना की कि यह खोल तारे के आयनकारी विकिरण का केवल एक बहुत छोटा हिस्सा अवशोषित करता है—एक प्रतिशत से भी कम। तारे का शक्तिशाली प्रकाश का एक बड़ा हिस्सा छल्ले के दरारों के माध्यम से बाहर निकल जाता है और आसपास की आकाशगंगा में फैल जाता है। यह सुझाव देता है कि छल्ले ने तारकीय हवा और उसके द्वारा ले जाई जाने वाली ऊर्जा को सीमित करने की अपनी क्षमता खो दी है। यह संरचना एक संक्रमणकालीन अवस्था में है, जो एक सुसंगत बुलबुले और एक पूरी तरह से बिखरे हुए बादल के बीच फंसी हुई है।

अध्ययन ने इस विचार को भी खारिज कर दिया कि यह छल्ला एक साधारण, गोलाकार खोल है जिसे एक कोण से देखा जा रहा है। छल्ले के विस्तृत आकार और इस पर चमक के बदलने के तरीके ने पुष्टि की कि गैस एक भूमध्यरेखीय परत (equatorial layer) में केंद्रित है, जैसे तारे की कमर के चारों ओर एक मोटी बेल्ट। यह ज्यामिति, जो संभवतः तारे के तेजी से घूमने या अतीत में किसी साथी तारे के साथ परस्पर क्रिया के कारण बनी थी, अब अस्थिरता के बिंदु पर पहुँच गई है। हाइड्रोडायनामिक बल इस बेल्ट को फाड़ रहे हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि अंतरालों का आकार और उंगली जैसी संरचनाओं की लंबाई छल्ले की मोटाई के समान है, जो यह सुझाव देता है कि गैस की भौतिक चौड़ाई ही इस बात का पैमाना तय करती है कि यह कैसे टूटता है।

यह खोज एक ऐसी प्रक्रिया का स्पष्ट दृश्य प्रस्तुत करती है जो संभवतः आम है लेकिन आमतौर पर छिपी रहती है। कई अन्य विशाल तारा प्रणालियों में, धूल और जटिल देखने के कोण इन अंतिम क्षणों को धुंधला कर देते हैं। चूंकि PCG 11 लगभग फेस-ऑन स्थित है और रेडियो तरंगों के माध्यम से देखा जा रहा है, यह विखंडन और क्षरण द्वारा परिवेशी वातावरण को कैसे नया आकार दिया जाता है, इसका एक दुर्लभ, अबाधित दृश्य प्रदान करता है। यह छल्ला तारे के अतीत का केवल एक स्थिर स्मारक नहीं है; यह एक गतिशील, टूटती हुई संरचना है जो सक्रिय रूप से तारे की ऊर्जा को बाहर निकलने दे रही है। यह कार्य बताता है कि विशाल तारों का देर से होने वाला विकास इसी संक्रमण से परिभाषित होता है, जहाँ खोल छिद्रपूर्ण हो जाता है, जिससे तारा स्वयं मरने से बहुत पहले व्यापक आकाशगंगा को सीधे प्रभावित करने में सक्षम हो जाता है। PCG 11 की छवि इस तथ्य का प्रमाण है कि ब्रह्मांड की सबसे विशाल संरचनाएं भी अस्थायी होती हैं, जो अंततः उन्हीं बलों के सामने घुटने टेक देती हैं जिन्होंने उन्हें बनाया था।