Interplanetary scintillation observations and MHD simulation of successive coronal mass ejections in early May 2024
यह अध्ययन मई 2024 की शुरुआत में क्रमिक कोरोनल मास इजेक्शन के कारण उत्पन्न होने वाले बड़े पैमाने के, स्थानिक रूप से विस्तृत घनत्व विक्षोभों को चित्रित करने के लिए 327 MHz अंतरग्रहीय स्किंटिलेशन (interplanetary scintillation) अवलोकनों और MHD सिमुलेशन को संयोजित करता है, जो यह प्रदर्शित करता है कि IPS पृथ्वी पर पहुँचने से पूर्व ऐसे जटिल हेलियोस्फेरिक संरचनाओं का प्रभावी ढंग से पता लगा सकता है।
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पृथ्वी और सूर्य के बीच का स्थान खाली नहीं है। यह हमारे तारे से बाहर की ओर बहने वाले आवेशित कणों की एक निरंतर, अदृश्य नदी से भरा हुआ है, जिसे सौर पवन (सोलर विंड) के रूप में जाना जाता है। कभी-कभी, सूर्य अचानक विस्फोट करता है, जिससे चुंबकीय गैस और प्लाज्मा के विशाल बादल इस नदी में फेंके जाते हैं। ये विस्फोट, जिन्हें कोरोनल मास इजेक्शन (CME) कहा जाता है, प्रति घंटे लाखों मील की रफ्तार से यात्रा कर सकते हैं। जब ये पृथ्वी के चुंबकीय कवच से टकराते हैं, तो ये भू-चुंबकीय तूफ़ान पैदा कर सकते हैं जो उपग्रहों, पावर ग्रिड और संचार प्रणालियों को बाधित करते हैं। हमारी तकनीक की सुरक्षा के लिए, वैज्ञानिकों को इन तूफ़ानों के आने से बहुत पहले ही उनके आने का पता लगाना होता है। हालाँकि, अंतरिक्ष के विशाल अंधकार में इन बादलों को यात्रा करते हुए देखना कठिन है। दृश्य प्रकाश (विज़िबल लाइट) को देखने वाली दूरबीनें उन्हें केवल सूर्य के पास ही देख सकती हैं, और सौर पवन को सीधे मापने वाले अंतरिक्ष यान बहुत कम और दूर-दूर तक बिखरे हुए हैं, जिससे हमारे तारे और हमारे ग्रह के बीच की यात्रा के दृश्य में एक बड़ा अंतर रह जाता है।
मई 2024 की शुरुआत में, सूर्य ने बहुत कम समय के अंतराल में कई शक्तिशाली विस्फोट किए। ये घटनाएँ इतनी तीव्र थीं कि इन्होंने दो दशकों के सबसे शक्तिशाली भू-चुंबकीय तूफ़ान को जन्म दिया, जिससे आसमान में ऐसे अरोरा (ध्रुवीय ज्योति) दिखाई दिए जो जापान जैसे सुदूर दक्षिण के क्षेत्रों तक भी देखे जा सकते थे। नागोया विश्वविद्यालय के कज़ुमासा इवाई के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस विशाल विक्षोभ (डिस्टरबेंस) को समझने के लिए प्रयास किया, जब वह पृथ्वी की ओर बढ़ रहा था। उन्होंने 'इंटरप्लेनेटरी स्किंटिलेशन' नामक एक तकनीक का उपयोग किया, जो एक ब्रह्मांडीय रडार की तरह कार्य करती है। जैसे ही अंतरिक्ष के दूर स्थित स्थिर स्रोतों से आने वाली रेडियो तरंगें सौर पवन के माध्यम से यात्रा करती हैं, वे प्लाज्मा में घनत्व के सूक्ष्म समूहों से टकराकर उछलती (बाउंस होती) हैं। यदि पवन शांत है, तो संकेत स्थिर रहता है। यदि सौर सामग्री का कोई घना बादल गुजरता है, तो संकेत टिमटिमा उठता है या "स्किंटिलेट" (scintillate) करता है। विभिन्न दिशाओं से इन रेडियो संकेतों के टिमटिमाने की मात्रा को मापकर, टीम अंतरिक्ष के बीच के अदृश्य घनत्व का मानचित्र तैयार कर सकी।
जो उन्होंने देखा, उसे समझने के लिए शोधकर्ताओं ने अपने रेडियो डेटा को 'सुसानो-सीएमई' (SUSANOO-CME) नामक एक शक्तिशाली कंप्यूटर सिमुलेशन के साथ जोड़ा। यह मॉडल सौर मंडल के 'डिजिटल ट्विन' के रूप में कार्य करता है, जो यह गणना करता है कि प्लाज्मा और चुंबकीय क्षेत्र समय के साथ कैसे चलते हैं और परस्पर क्रिया करते हैं। टीम ने सिमुलेशन में 8 से 14 मई, 2024 के बीच हुए विस्फोटों के ज्ञात विवरणों, जैसे उनकी गति और दिशा को डाला। फिर उन्होंने कंप्यूटर के उस अनुमान की तुलना की कि घने बादल कहाँ होने चाहिए, और जापान में उनके रेडियो टेलीस्कोप द्वारा पकड़े गए वास्तविक टिमटिमाते पैटर्न से की। 327 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर काम करने वाली इन दूरबीनों ने प्रतिदिन लगभग 70 रेडियो स्रोतों की निगरानी की और स्किंटिलेशन संकेतों की शक्ति को ट्रैक किया।
अवलोकनों ने एक उल्लेखनीय पैटर्न प्रकट किया। 9 मई और विशेष रूप से 10 मई को, भू-चुंबकीय तूफान के पृथ्वी से टकराने से ठीक पहले, आकाश के एक विस्तृत क्षेत्र में रेडियो संकेत तीव्रता से टिमटिमा रहे थे। यह कोई स्थानीय घटना नहीं थी; संवर्धित संकेत कई अलग-अलग दिशाओं से दिखाई दिए, जिससे पता चला कि संकुचित प्लाज्मा के एक विशाल, जटिल क्षेत्र ने आंतरिक सौर मंडल को भर दिया था। कंप्यूटर सिमुलेशन ने इस व्यापक पैटर्न को बहुत अच्छी तरह से पुनरुत्पादित किया। इसने दिखाया कि क्रमिक विस्फोट अलग-अलग, पृथक बुलबुलों के रूप में यात्रा नहीं कर रहे थे। इसके बजाय, जैसे-जैसे वे बाहर की ओर बढ़े, वे एक-दूसरे के करीब आए, आपस में मिल गए और उनके बीच के स्थान को संकुचित कर दिया। इसने घने पदार्थ की एक बड़ी, निरंतर दीवार बना दी जो कोणों की एक विस्तृत श्रृंखला में फैली हुई थी, जो रेडियो डेटा में देखे गए व्यापक टिमटिमाते पैटर्न से बिल्कुल मेल खाती थी।
यह अध्ययन पुष्टि करता है कि मई 2024 की घटना एकल तूफान नहीं थी, बल्कि गहरे अंतरिक्ष में कई विस्फोटों की परस्पर क्रिया से बना एक संयुक्त विक्षोभ था। शोधकर्ताओं ने पाया कि रेडियो तकनीक ने इस जटिल संरचना को पृथ्वी तक पहुँचने से कई दिन पहले सफलतापूर्वक पहचान लिया था। हालाँकि, वास्तविक दुनिया और कंप्यूटर मॉडल के बीच का मिलान पूर्णतः सटीक नहीं था। समय के संदर्भ में कुछ छोटे अंतर थे, जहाँ सिमुलेशन कभी-कभी रेडियो तरंगों द्वारा संकेतित समय से लगभग दस घंटे बाद घने पदार्थ के आगमन की भविष्यवाणी करता था। टीम ने यह भी नोट किया कि कुछ सबसे मजबूत संकेतों को मानव-निर्मित रेडियो हस्तक्षेप द्वारा थोड़ा विकृत किया गया होगा, जो इस प्रकार के अवलोकन में एक सामान्य चुनौती है। इन मामूली विसंगतियों के बावजूद, रेडियो मानचित्रों और सिमुलेशन के बीच समग्र सहमति इस बात का पुख्ता प्रमाण प्रदान करती है कि सौर पवन बादलों के एक विशाल, परस्पर क्रिया करने वाले तंत्र से भरी हुई थी।
यह कार्य प्रदर्शित करता है कि रेडियो स्किंटिलेशन अंतरिक्ष मौसम की छिपी हुई संरचना को देखने का एक अनूठा तरीका है। जबकि अन्य विधियाँ सौर तूफान की शुरुआत या अंत को ही देख सकती हैं, यह तकनीक वैज्ञानिकों को तूफान की यात्रा के मध्य में उसके बढ़ने और विकसित होने को देखने की अनुमति देती है। कंप्यूटर मॉडल के साथ इन रेडियो अवलोकनों को जोड़कर, शोधकर्ता अब यह पहचान सकते हैं कि कब कई विस्फोट मिलकर एक एकल, अधिक खतरनाक खतरा बन रहे हैं। इन जटिल, संयुक्त संरचनाओं को पृथ्वी पर पहुँचने से पहले पहचानने की क्षमता गंभीर अंतरिक्ष मौसम की बेहतर भविष्यवाणी करने और आधुनिक समाज के लिए महत्वपूर्ण तकनीक की सुरक्षा करने की दिशा में एक निर्णायक कदम है।
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