सुपरमैसिव ब्लैक होल के आसपास ऊर्जावान अशांति में झाँकना

संयुक्त राज्य अमेरिका - इख़बारी समाचार एजेंसी

सुपरमैसिव ब्लैक होल के आसपास ऊर्जावान अशांति में झाँकना

अधिकांश खगोल भौतिकी साक्ष्य बताते हैं कि सुपरमैसिव ब्लैक होल (SMBH) हमारे मिल्की वे सहित विशाल आकाशगंगाओं के केंद्र में स्थित हैं। ये ब्रह्मांडीय दैत्य असाधारण द्रव्यमान रखते हैं, जो अक्सर हमारे सूर्य के द्रव्यमान से अरबों गुना अधिक होते हैं। द्रव्यमान का यह विशाल संकेंद्रण उनके तत्काल परिवेश पर गहरा प्रभाव डालता है, जिससे गैलेक्टिक वातावरण को बहुआयामी रूप से आकार मिलता है।

SMBH का प्रभाव दूरगामी है। उनका गुरुत्वाकर्षण खिंचाव आकाशगंगा के भीतर अरबों तारों की कक्षाओं को निर्धारित करता है। जब वे सक्रिय होते हैं, तो वे शक्तिशाली विकिरण के विशाल जेट छोड़ सकते हैं जो लाखों प्रकाश-वर्ष तक फैले होते हैं, जो ब्रह्मांडीय प्रकाशस्तंभ के रूप में कार्य करते हैं। इसके अलावा, उनका विशाल ऊर्जा उत्पादन तारों के निर्माण को विनियमित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, अक्सर उनके मेजबान आकाशगंगाओं में नए तारों के जन्म को सीमित करता है। अत्यधिक मामलों में, जब कोई व्यक्तिगत तारा बहुत करीब आ जाता है, तो उसे ज्वारीय व्यवधान घटना के रूप में जाना जाने वाली एक रोमांचक घटना में हिंसक रूप से फाड़ दिया जा सकता है, जिससे मलबे का एक निशान पीछे रह जाता है।

संक्षेप में, एक SMBH के निकट का क्षेत्र, ब्लैक होल की अपार ऊर्जा द्वारा अत्यधिक डिग्री तक धकेली गई, अत्यधिक गर्म अशांत गैस का एक अराजक भंवर है। हालांकि खगोल भौतिकीविद लंबे समय से इस सामान्य तस्वीर को समझते रहे हैं और इस अशांति की महत्वपूर्ण भूमिका को स्वीकार करते रहे हैं जो तारों के निर्माण और आकाशगंगा के समग्र विकास में निभानी चाहिए, कई विशिष्ट प्रश्न अनुत्तरित रहे हैं। अब, JAXA/NASA/ESA के एक्स-रे इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपी मिशन (XRISM) अंतरिक्ष दूरबीन से डेटा का लाभ उठाने वाले दो नए शोध पत्र, SMBH के आसपास इन तीव्र क्षेत्रों को अभूतपूर्व स्पष्टता के साथ रोशन कर रहे हैं।

पहला पत्र, जिसका शीर्षक "Disentangling multiple gas kinematic drivers in the Perseus galaxy cluster" (परसेउस गैलेक्सी क्लस्टर में गैस के कई किनेमेटिक चालकों को सुलझाना) है, प्रतिष्ठित पत्रिका नेचर में प्रकाशित हुआ है। इस कार्य के लिए XRISM सहयोग को समग्र लेखक के रूप में श्रेय दिया जाता है। "A XRISM/Resolve view of the dynamics in the hot gaseous atmosphere of M87" (M87 के गर्म गैसीय वातावरण की गतिशीलता का एक XRISM/Resolve दृश्य) नामक दूसरी स्टडी, द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल में प्रकाशन के लिए तैयार है। इस दूसरे पत्र की मुख्य लेखिका हन्ना मैककॉल हैं, जो शिकागो विश्वविद्यालय की एक स्नातक छात्रा हैं, जो इस क्षेत्र में उभरती प्रतिभाओं के योगदान को उजागर करती हैं।

यह नई अवलोकन क्षमता एक महत्वपूर्ण छलांग का प्रतिनिधित्व करती है। नेचर पेपर के प्रमुख लेखकों में से एक, शिकागो विश्वविद्यालय की स्नातक छात्रा एनी हेनरिक ने कहा, "पहली बार, हम सीधे ब्लैक होल द्वारा हिलाए गए गैस की गतिज ऊर्जा को माप सकते हैं।" उन्होंने निष्कर्षों के सार को स्पष्ट रूप से व्यक्त करते हुए कहा, "यह ऐसा है जैसे प्रत्येक सुपरमैसिव ब्लैक होल 'अपनी ही तूफान की आंख' में बैठा हो।" यह सादृश्य इन ऊर्जावान घटनाओं के बहुत कोर की जांच करने की क्षमता पर प्रकाश डालता है।

2023 में लॉन्च किया गया XRISM, विशेष रूप से सक्रिय गैलेक्टिक न्यूक्लियस (AGN) फीडबैक और संबंधित ब्रह्मांडीय प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। वेधशाला दो परिष्कृत उपकरणों से सुसज्जित है, जिनमें से प्रत्येक का अपना टेलीस्कोप है: Resolve और Xtend। अपने पूर्ववर्ती, Hitomi, जो केवल पांच सप्ताह के संचालन के बाद बंद हो गया था, की तुलना में, XRISM में काफी उन्नत संवेदनशीलता और अवलोकन क्षमताएं हैं। महत्वपूर्ण रूप से, XRISM में विभिन्न रासायनिक तत्वों और विभिन्न आयनीकरण अवस्थाओं से उत्पन्न एक्स-रे के बीच स्पष्ट रूप से अंतर करने की उल्लेखनीय क्षमता है, जो इन अंतरों को असाधारण सटीकता के साथ करता है।

Nature अनुसंधान के सह-प्रमुख, जो वर्तमान में चेक गणराज्य में Masaryk विश्वविद्यालय से संबद्ध हैं, Congyao Zhang ने समझाया, "XRISM हमें ब्लैक होल द्वारा संचालित गैस की गति को अन्य ब्रह्मांडीय प्रक्रियाओं द्वारा संचालित गतियों से स्पष्ट रूप से अलग करने की अनुमति देता है, जो पहले संभव नहीं था।" झांग ने दूर की गई कठिनाइयों पर विस्तार से बताया। इन गतियों को अलग करने की कठिनाई SMBH की सहज रूप से अराजक और अव्यवस्थित अभिवृद्धि प्रक्रियाओं से उत्पन्न हुई। जैसे ही SMBH गैस और धूल को सक्रिय रूप से अभिवृद्धि करके 'भोजन' करते हैं, यह सामग्री ब्लैक होल के चारों ओर घूमने वाली एक अभिवृद्धि डिस्क बनाती है। हालांकि सामग्री का कुछ हिस्सा अनिवार्य रूप से ब्लैक होल में गिर जाता है, एक महत्वपूर्ण हिस्सा शक्तिशाली जेट के रूप में बाहर निकल जाता है। उच्च ऊर्जा वाले कणों से बने ये जेट, सापेक्षतावादी गति के करीब यात्रा करते हैं, जिससे आसपास के गैलेक्टिक वातावरण में लगभग अकल्पनीय मात्रा में ऊर्जा इंजेक्ट होती है, जो सौ हजार प्रकाश-वर्ष दूर तक के क्षेत्रों को प्रभावित करती है।

खगोलविदों ने लंबे समय से गैलेक्सी विकास और स्टार गठन विनियमन पर इस 'ब्लैक होल फीडबैक' के प्रभावों का अवलोकन किया है। हालांकि, पिछले अवलोकनों में XRISM द्वारा प्रदान किए गए विस्तृत स्पेक्ट्रल रिज़ॉल्यूशन का अभाव था। ये नए अवलोकन ब्लैक होल फीडबैक के जटिल क्षेत्र में पहले के किसी भी प्रयास से अधिक गहराई से प्रवेश करते हैं। ब्लैक होल के ऊर्जावान आउटपुट द्वारा मारे जाने पर विभिन्न तत्वों द्वारा उत्सर्जित एक्स-रे प्रकाश में सूक्ष्म अंतर का विश्लेषण करके, XRISM विभिन्न गैस घटकों की गति और वेग को सटीक रूप से ट्रैक कर सकता है।

हेनरिक ने प्रगति को और स्पष्ट किया: "XRISM से पहले, यह ऐसा था जैसे हम तूफान की तस्वीर देख सकते थे। अब हम चक्रवात की गति को माप सकते हैं।"

अध्ययनों में से एक ने वर्गो क्लस्टर के केंद्र में स्थित M87 गैलेक्सी पर ध्यान केंद्रित किया, जो लगभग 53 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर है। XRISM के अवलोकनों ने M87 के सुपरमैसिव ब्लैक होल के आसपास की गर्म गैस की अशांत गतिशीलता को पकड़ा, जो सक्रिय शक्तियों और ऊर्जावान प्रक्रियाओं को उजागर करता है। XRISM द्वारा प्राप्त एक्स-रे स्पेक्ट्रम स्पष्ट रूप से गैस में मौजूद विभिन्न तत्वों की पहचान करता है। इसके अलावा, स्पेक्ट्रल लाइनों के सटीक आकार और स्थिति गर्म गैस के वेग को प्रकट करते हैं, जिससे इसकी गति का सीधा माप मिलता है। इस विस्तार से गैस की गतिशीलता को मापने की यह क्षमता सुपरमैसिव ब्लैक होल और उनके गैलेक्टिक पारिस्थितिक तंत्र के बीच जटिल परस्पर क्रिया में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान करती है।

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