यह आलेख मूल रूप से यहां प्रकाशित हुआ था बातचीत. प्रकाशन ने Space.com में लेख का योगदान दिया विशेषज्ञ आवाज़ें: ऑप-एड और अंतर्दृष्टि. मार्को अजेलो दक्षिण कैरोलिना में क्लेम्सन विश्वविद्यालय में भौतिकी और खगोल विज्ञान के प्रोफेसर हैं, और कहाँ जोनाथन ज़राके भौतिकी के सहायक प्रोफेसर हैं।
प्रत्येक आकाशगंगा के केंद्र में एक अतिविशाल ब्लैक होल होता है, ठीक वैसे ही जैसे हर अंडे में जर्दी होती है। लेकिन कभी-कभी मुर्गियाँ दो जर्दी वाले अंडे देती हैं। इसी प्रकार, हमारे जैसे खगोल वैज्ञानिक जो महाविशाल ब्लैक होल का अध्ययन करते हैं कुछ आकाशगंगाओं के हृदय में बाइनरी सिस्टम – एक दूसरे की परिक्रमा करने वाले दो महाविशाल ब्लैक होल – खोजने की उम्मीद है।
ब्लैक होल अंतरिक्ष के ऐसे क्षेत्र हैं जहां गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत है कि प्रकाश भी उनके आसपास से बच नहीं सकता है। वे तब बनते हैं जब एक विशाल तारे का कोर अपने आप ढह जाता है, और वे ब्रह्मांडीय वैक्यूम क्लीनर के रूप में कार्य करते हैं। महाविशाल ब्लैक होल इनका द्रव्यमान हमारे सूर्य से लाखों गुना या उससे भी अधिक है। हम जैसे वैज्ञानिक यह समझने के लिए उनका अध्ययन करते हैं कि गुरुत्वाकर्षण कैसे काम करता है और आकाशगंगाएँ कैसे बनती हैं।
यह पता लगाना कि किसी आकाशगंगा के केंद्र में एक या दो ब्लैक होल हैं या नहीं, एक अंडे को फोड़ने और जर्दी की जांच करने जितना आसान नहीं है। लेकिन यह मापने से कि ये बाइनरी सुपरमैसिव ब्लैक होल कितनी बार बनते हैं, शोधकर्ताओं को यह समझने में मदद मिल सकती है कि जब आकाशगंगाएँ विलीन होती हैं तो उनका क्या होता है।
एक नए अध्ययन में, हमारी टीम ने सौ साल से अधिक पुराने ऐतिहासिक खगोलीय डेटा का पता लगाया। हमने एक आकाशगंगा से उत्सर्जित प्रकाश की तलाश की जिसमें एक द्विआधारी सुपरमैसिव ब्लैक होल प्रणाली को आश्रय देने के संकेत मिले।
गांगेय टकराव और गुरुत्वाकर्षण तरंगें
आकाशगंगा जैसी आकाशगंगाएँ लगभग ब्रह्मांड जितनी पुरानी हैं। कभी-कभी, वे अन्य आकाशगंगाओं से टकरानाजिससे आकाशगंगाएँ विलीन हो सकती हैं और एक बड़ी, अधिक विशाल आकाशगंगा बन सकती हैं।
दो विलय वाली आकाशगंगाओं के केंद्र में दो ब्लैक होल, जब पर्याप्त करीब होते हैं, तो गुरुत्वाकर्षण से बंधे एक जोड़े का निर्माण कर सकते हैं। यह जोड़ी जीवित रह सकती है सैकड़ों लाखों वर्षों तक इससे पहले कि दो ब्लैक होल अंततः एक में विलीन हो जाएँ।
यहां देखें
बाइनरी ब्लैक होल किस रूप में ऊर्जा छोड़ते हैं? गुरुत्वाकर्षण तरंगें – अंतरिक्ष-समय में तरंगें जिसे विशेष वेधशालाएँ पता लगा सकती हैं. आइंस्टाइन के अनुसार सामान्य सापेक्षता सिद्धांतये तरंगें प्रकाश की गति से चलती हैं, जिससे उनके चारों ओर अंतरिक्ष स्वयं खिंचता और सिकुड़ता है, एक लहर की तरह।
पल्सर समय सारणी उपयोग पल्सरजो ढहे हुए तारों के घने, चमकीले कोर हैं। पल्सर बहुत तेजी से घूमते हैं। गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने के लिए शोधकर्ता इन घूमते पल्सर से निकलने वाली रेडियो तरंगों के पैटर्न में अंतराल और विसंगतियों की तलाश कर सकते हैं।
जबकि पल्सर टाइमिंग एरे पिछले 9 अरब वर्षों के भीतर बायनेरिज़ के समूह से सामूहिक गुरुत्वाकर्षण तरंग संकेत का पता लगा सकते हैं, वे अभी तक एक आकाशगंगा में एकल बाइनरी सिस्टम से गुरुत्वाकर्षण तरंग संकेत का पता लगाने के लिए पर्याप्त संवेदनशील नहीं हैं। और यहां तक कि सबसे शक्तिशाली दूरबीनें भी इन बाइनरी ब्लैक होल की सीधे छवि नहीं ले सकती हैं। इसलिए, खगोलविदों को यह पता लगाने के लिए चतुर अप्रत्यक्ष तरीकों का उपयोग करना होगा कि क्या किसी आकाशगंगा के केंद्र में एक द्विआधारी सुपरमैसिव ब्लैक होल है।
बाइनरी ब्लैक होल के संकेतों की खोज
एक प्रकार की अप्रत्यक्ष विधि में केंद्रों से आवधिक संकेतों की खोज करना शामिल है सक्रिय आकाशगंगाएँ. ये ऐसी आकाशगंगाएँ हैं जो खगोलविदों की अपेक्षा उनमें मौजूद तारों, गैस और धूल की मात्रा से कहीं अधिक ऊर्जा उत्सर्जित करती हैं।
ये आकाशगंगाएँ अपने नाभिक या केंद्र से ऊर्जा उत्सर्जित करती हैं – जिसे कहा जाता है सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक. अभिवृद्धि नामक प्रक्रिया में, प्रत्येक सक्रिय आकाशगंगा में ब्लैक होल पास की गैस को अंदर खींचने के लिए गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करता है। जैसे-जैसे यह ब्लैक होल के घटना क्षितिज के पास पहुंचता है, गैस की गति तेज हो जाती है – जैसे कि भँवर के आसपास का पानी अंदर की ओर सर्पिल होने पर तेजी से आगे बढ़ता है।
जैसे ही गैस गर्म होती है, यह ऑप्टिकल, पराबैंगनी और एक्स-रे प्रकाश में चमकती है। सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक ब्रह्मांड में सबसे चमकदार वस्तुओं में से कुछ हैं।
कुछ सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक जेट लॉन्च कर सकते हैं, जो प्रकाश की गति के करीब त्वरित कण किरणें हैं। जब ये जेट हमारी वेधशालाओं की दृष्टि रेखा के अनुरूप हो जाते हैं, तो वे अत्यंत चमकीले दिखाई देते हैं। वे ब्रह्मांडीय प्रकाशस्तंभों की तरह हैं।
कुछ सक्रिय गैलेक्टिक नाभिकों में आवधिक प्रकाश संकेत होते हैं जो उज्ज्वल होते हैं, फीके पड़ जाते हैं और फिर फिर से उज्ज्वल हो जाते हैं। यह अनोखा संकेत अंदर दो सुपरमैसिव ब्लैक होल की चक्रीय गति से आ सकता है, और यह खगोलविदों को उस आकाशगंगा में एक बाइनरी ब्लैक होल सिस्टम की तलाश करने का सुझाव देता है।
बाइनरी ब्लैक होल सिस्टम की तलाश में
हमारी टीम ने ऐसे ही एक सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक का अध्ययन किया, पीजी 1553+153 कहा जाता है. इस वस्तु से प्रकाश तेज़ और मंद होता जाता है लगभग हर 2.2 साल में.
ये आवधिक बदलाव सुझाव देते हैं कि पीजी 1553+153 इसके अंदर एक सुपरमैसिव ब्लैक होल बाइनरी है. लेकिन इस भिन्नता के लिए बाइनरी ही एकमात्र स्पष्टीकरण नहीं है। अन्य घटनाएँ, जैसे डगमगाते जेट या ब्लैक होल के चारों ओर सामग्री के प्रवाह में परिवर्तन, बाइनरी ब्लैक होल की उपस्थिति के बिना भी इस पैटर्न की व्याख्या कर सकते हैं, इसलिए हमें उन्हें खारिज करना पड़ा।
यह समझने के लिए कि क्या पीजी 1553+153 प्रणाली का प्रकाश उत्सर्जन पैटर्न बाइनरी ब्लैक होल से आया है, हमने अनुकरण किया कि कैसे बाइनरी सुपरमैसिव ब्लैक होल गैस एकत्र करते हैं। हमारे मॉडलों ने सुझाव दिया कि कभी-कभी, जब ब्लैक होल गैस खींचते हैं, तो छेद के बाहर गैस के घने गुच्छे जमा हो जाते हैं।
हमने गणना की कि इन गुच्छों को दो ब्लैक होल के चारों ओर परिक्रमा करने में लगने वाला समय दो ब्लैक होल को एक-दूसरे का चक्कर लगाने में लगने वाले समय से पांच से 10 गुना अधिक होना चाहिए।
तो, आख़िरकार हमारे पास एक स्पष्ट भविष्यवाणी थी जिसका हम परीक्षण कर सकते थे। यदि एक बाइनरी ब्लैक होल प्रणाली पीजी 1553+153 में 2.2 साल की आवधिक भिन्नता का कारण बनती है, तो हमें भिन्नता का एक लंबा पैटर्न भी देखने में सक्षम होना चाहिए, लगभग हर 10 से 20 साल में, जब गैस के गुच्छे ब्लैक होल के चारों ओर घूमते हैं .
लेकिन यह देखने के लिए कि क्या यह वास्तव में एक पैटर्न था, हमें इसे चार से पांच चक्रों तक दोहराते हुए देखना होगा। पीजी 1553+153 के लिए, यह 40 से 100 वर्ष होगी।
खगोलशास्त्रियों ने आकाश का अवलोकन किया है सैकड़ों वर्षों के लिए. लेकिन डिजिटल खगोल विज्ञान का युग, जहां खगोलीय छवियों को कंप्यूटर पर रिकॉर्ड किया जाता है और डेटाबेस में सहेजा जाता है, बहुत हालिया है – केवल वर्ष 2000 या उसके बाद से।
इससे पहले, 1850 के आसपास से, खगोलविदों ने आकाश की छवियों को फोटोग्राफिक प्लेटों पर रिकॉर्ड किया था। ये पारंपरिक रूप से फोटोग्राफी में उपयोग किए जाने वाले प्रकाश-संवेदनशील रासायनिक परत से लेपित कांच के सपाट टुकड़े हैं। दुनिया भर की कई वेधशालाओं में रात के आकाश की सौ साल से भी अधिक पुरानी तस्वीरें मौजूद हैं। इससे पहले, खगोलशास्त्री अपनी नोटबुक में आकाश कैसा दिखता था, इसका रेखाचित्र बनाते थे।
DASCH जैसी परियोजनाएँहार्वर्ड में स्काई सेंचुरी तक डिजिटल पहुंच ने डिजिटलीकरण शुरू कर दिया है कुछ वेधशालाओं से फोटोग्राफिक प्लेटें उन्हें वैज्ञानिकों और गैर-वैज्ञानिकों के लिए समान रूप से उपलब्ध कराना।
हमारी टीम को पता चला कि DASCH डेटाबेस ने PG 1553+153 पर 1900 – 120 वर्ष से अधिक पुराना डेटा प्रदान किया है। हमने इस डेटासेट का उपयोग यह देखने के लिए किया कि क्या हम हर 10 से 20 वर्षों में एक पैटर्न दोहराते हुए देख सकते हैं।
कुछ हद तक हमें आश्चर्य हुआ, हमें 20 साल का पैटर्न मिला यह हमारे सिद्धांत में और अधिक सबूत जोड़ता है कि पीजी 1553+153 के मूल में एक द्विआधारी प्रणाली है। इस दूसरे पैटर्न का पता लगाने से हमें यह पता लगाने में भी मदद मिली कि दो सुपरमैसिव ब्लैक होल का द्रव्यमान 2.5:1 अनुपात में है – एक दूसरे से 2½ गुना बड़ा है – और उनकी कक्षा लगभग गोलाकार है।
हालाँकि यह ऐतिहासिक डेटा हमें और अधिक आश्वस्त करता है कि पीजी 1553+153 में दो महाविशाल ब्लैक होल हैं, फिर भी हम निश्चित रूप से नहीं कह सकते हैं। अंतिम पुष्टि के लिए तब तक इंतजार करना पड़ सकता है जब तक कि पल्सर टाइमिंग एरे पीजी 1553+153 से आने वाली गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने के लिए पर्याप्त संवेदनशील न हो जाए।
यह कहानी द्वारा प्रदान की गई थी बातचीत. मूल लेख पढ़ें.
