Moving radio bursts associated with solar flares detected by XSM onboard Chandrayaan-2

सूर्य की कल्पना एक स्थिर, चमकते हुए गोले के रूप में नहीं, बल्कि एक बेचैन, चुंबकीय दिग्गज के रूप में करें जो लगातार नखरे दिखाता रहता है। जब इसके उलझे हुए चुंबकीय क्षेत्र टूटते और फिर से जुड़ते हैं, तो वे सौर ज्वालाओं (सोलर फ्लेयर्स) नामक विशाल विस्फोटों को जन्म देते हैं। इन ज्वालाओं को सूर्य के पटाखे फूटने के संस्करण के रूप में सोचें, लेकिन एक ऐसे पैमाने पर जो उपग्रहों को झुलसा सकता है और पृथ्वी पर रेडियो संकेतों को बाधित कर सकता है। जहाँ हम एक्स-रे में इन विस्फोटों की "चमक" देख सकते हैं, वहीं सूर्य रेडियो तरंगों में भी चीखता है। ये रेडियो बर्स्ट (रेडियो विस्फोट) उन सोनिक बूम या कड़कती हुई स्टेटिक ध्वनि की तरह हैं जो पॉप होने के ठीक बाद होती है। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि ये रेडियो संकेत इस बात के सुराग हैं कि कण कितनी तेजी से त्वरित हो रहे हैं और सूर्य के वातावरण में शॉकवेव्स (आघात तरंगें) कैसे लहरें पैदा कर रही हैं। चमक (ज्वाला) और गूँज (रेडियो बर्स्ट) के बीच के समय को समझना बिल्कुल वैसा ही है जैसे यह पता लगाने की कोशिश करना कि बम फटने के बाद शॉकवेव कितनी तेजी से चलती है; यह हमें भविष्यवाणी करने में मदद करता है कि सूर्य कब हमारी ओर कोई खतरनाक तूफान भेज सकता है।

यह शोध पत्र अभिषेक पोद्दार और अंशु कुमारी द्वारा लिखी गई एक जासूसी कहानी है, जिन्होंने ब्रह्मांडीय समयपाल (कॉस्मिक टाइमकीपर) की भूमिका निभाई है। उन्होंने भारत के चंद्रयान-2 अंतरिक्ष यान पर सवार एक विशेष एक्स-रे कैमरे, जिसे XSM कहा जाता है, का उपयोग सौर ज्वालाओं को देखने के लिए किया, जबकि साथ ही साथ ज़मीनी दूरबीनों से निकलने वाली रेडियो "चीखों" को भी सुना। उनका लक्ष्य यह देखना था कि रेडियो बर्स्ट के समय और ज्वालाओं के समय के बीच का तालमेल कितना सटीक है। उन्होंने दो विशिष्ट प्रकार के रेडियो बर्स्ट पर ध्यान केंद्रित किया: "टाइप II" और "टाइप IVm"। आप टाइप II बर्स्ट को सौर वातावरण के माध्यम से चलती शॉकवेव्स के रूप में और टाइप IVm बर्स्ट को फंसी हुई ऊर्जा की निरंतर चमक के रूप में समझ सकते हैं। 2019 के अंत से 2022 के अंत के बीच 36 विशिष्ट घटनाओं का अवलोकन करके, उन्होंने ज्वालाओं और बर्स्ट के बीच एक बहुत ही गहरा संबंध पाया, लेकिन विस्फोट के आकार के आधार पर इसमें कुछ दिलचस्प बदलाव भी देखे।

शोधकर्ताओं ने पाया कि रेडियो बर्स्ट और ज्वालाएं समय के मामले में सबसे अच्छे दोस्त हैं। जब उन्होंने रेडियो बर्स्ट के शुरू होने के समय को ज्वालाओं के शुरू होने के समय के विरुद्ध अंकित किया, तो संबंध अविश्वसनीय रूप से मजबूत था, जिसका सहसंबंध स्कोर लगभग 0.99 था। यह लगभग एक सटीक मिलान है, जो बताता है कि जब भी कोई ज्वाला शुरू होती है, तो उसके तुरंत बाद एक रेडियो बर्स्ट होने की पूरी संभावना होती है। हालाँकि, रेडियो बर्स्ट शुरू होने की गति इस बात पर निर्भर करती है कि ज्वाला कितनी बड़ी है।

यहीं से कहानी दिलचस्प हो जाती है। जब सूर्य एक छोटा, कमजोर नखरा (एक "B क्लास" फ्लेयर) दिखाता है, तो रेडियो शॉकवेव (टाइप II) अपना समय लेती है, जो लगभग 27.6 मिनट बाद दिखाई देती है। यह एक ऐसे सुस्त व्यक्ति की तरह है जो पार्टी में पहुँचने के लिए लंबी सैर करता है। लेकिन जब सूर्य एक विशाल, ऊर्जावान नखरा (एक "C क्लास" या "M क्लास" फ्लेयर) दिखाता है, तो रेडियो बर्स्ट बहुत तेजी से आता है, जो लगभग 5 से 6 मिनट में दिखाई देता है। यह सुझाव देता है कि बड़ी, अधिक ऊर्जावान ज्वालाएं ऐसी शॉकवेव्स बनाती हैं जो लगभग तुरंत बनती हैं और बाहर की ओर दौड़ पड़ती हैं।

कहानी तब और भी अजीब हो जाती है जब हम यह देखते हैं कि रेडियो बर्स्ट कब रुकते हैं। टाइप II बर्स्ट के लिए, वे वास्तव में एक्स-रे ज्वाला के फीका पड़ने से पहले ही समाप्त हो गए थे। ज्वाला जितनी बड़ी होती, रेडियो बर्स्ट उतनी ही जल्दी समाप्त होता। सबसे शक्तिशाली "M क्लास" ज्वालाओं के लिए, रेडियो बर्स्ट एक्स-रे ज्वाला के खत्म होने से पूरे 26.8 मिनट पहले समाप्त हो गया था। यह ऐसा है जैसे शॉकवेव अपना काम पूरा करती है और गायब हो जाती है, और ज्वाला को अपने आप बुझने के लिए छोड़ देती है। यह दर्शाता है कि सबसे ऊर्जावान ज्वालाएं इतनी शक्तिशाली और तेज शॉकवेव्स बनाती हैं कि वे अपना काम करती हैं और जल्दी गायब हो जाती हैं, शायद इसलिए क्योंकि जिस वातावरण से वे गुजरती हैं, वह सूर्य से दूर जाते समय बदल जाता है।

टाइप IVm बर्स्ट, जो फंसी हुई ऊर्जा की निरंतर चमक की तरह हैं, थोड़ा अलग व्यवहार करते हैं। वे ज्वाला के लगभग 14.4 मिनट बाद शुरू हुए, चाहे वह मध्यम "C क्लास" की ज्वाला हो या तीव्र "M क्लास" की। यह सुझाव देता है कि इस चमक को बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों को फँसाने की प्रक्रिया में एक निश्चित समय लगता है। हालाँकि, एक बार शुरू होने के बाद, अधिक शक्तिशाली ज्वालाओं ने इस चमक को बहुत लंबे समय तक बनाए रखा। "M क्लास" की ज्वालाओं ने ज्वाला शुरू होने के लगभग 68.8 मिनट बाद तक रेडियो सिग्नल को जीवित रखा, जबकि "C क्लास" की ज्वालाओं ने केवल 31.2 मिनट तक इसे थामे रखा। यह बताता है कि बड़ी ज्वालाएं ऊर्जावान इलेक्ट्रॉनों को लंबे समय तक रोकने के लिए बेहतर "कंटेनर" बनाती हैं।

अंत में, लेखकों ने यह भी देखा कि ज्वालाओं को अपनी अधिकतम चमक (पीक ब्राइटनेस) तक पहुँचने में कितना समय लगा। उन्होंने पाया कि अधिकांश ज्वालाएं शुरू होने के 20 मिनट के भीतर अपने चरम पर पहुँच जाती हैं। यह भविष्यवाणी के लिए एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष है। यह सुझाव देता है कि यदि हम एक सौर ज्वाला शुरू होते देखते हैं, तो हमारे पास यह भविष्यवाणी करने के लिए लगभग 20 मिनट का समय होता है कि क्या इसके बाद कोई बड़ी विस्फोटक घटना, जैसे कि कोरोनल मास इजेक्शन (सौर प्लाज्मा का एक विशाल बादल), होने वाली है। लेख यह निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि ज्वाला की ऊर्जा महत्वपूर्ण है, लेकिन समय केवल शक्ति के बारे में नहीं है; यह स्थानीय चुंबकीय वातावरण और सूर्य के आसपास के प्लाज्मा की स्थितियों से भी प्रभावित होता है। इसलिए, भले ही हम सूर्य के मूड स्विंग्स की पूरी तरह से भविष्यवाणी नहीं कर सकते, लेकिन अब हमारे पास एक बेहतर स्टॉपवॉच है जिससे हम यह माप सकते हैं कि उसके नखरे कितनी तेजी से उभरते हैं।