वैज्ञानिकों ने उन्हें “कॉस्मिक ट्यूनिंग फोर्क्स” में बदलने के लिए गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उपयोग करके न्यूट्रॉन सितारों के अंदरूनी हिस्सों की जांच करने का एक नया तरीका खोजा है। स्पेसटाइम में इस तरह के तरंगों के पुनर्मूल्यांकन से इन चरम तारकीय अवशेषों के अंदरूनी हिस्सों को प्रकट किया जा सकता है।
जब बड़े पैमाने पर सितारों की मृत्यु हो जाती है, तो न्यूट्रॉन सितारों में सूर्य के द्रव्यमान का दो गुना अधिक होता है जो लगभग 12 मील (20 किलोमीटर) के व्यास में होता है। इसका मतलब है कि वे ज्ञात ब्रह्मांड में सबसे घने पदार्थ से बने हैं। लेकिन उनकी चरम विशेषताओं के कारण, इन तारकीय अवशेषों के अंदरूनी हिस्से को रहस्य में डूबा हुआ है।
लुसियानो रेज़ोला और गोएथे यूनिवर्सिटी फ्रैंकफर्ट में उनके शोध समूह ने कहा कि न्यूट्रॉन सितारों के अंदरूनी हिस्सों को प्रकट करने की कुंजी इन चरम तारकीय अवशेषों के बीच टकराव के साथ झूठ बोल सकती है। अधिक सटीक रूप से, टीम को लगता है कि कुंजी इस बात पर ध्यान केंद्रित करने के लिए है कि इस हिंसक टकराव की बेटी कैसे अवशेष गुरुत्वाकर्षण तरंगों के साथ स्पेसटाइम रिंगिंग सेट करती है।
रेज़ोला ने एक बयान में कहा, “जैसे अलग -अलग सामग्री के ट्यूनिंग फोर्क्स में अलग -अलग शुद्ध स्वर होंगे, राज्य के विभिन्न समीकरणों द्वारा वर्णित अवशेष अलग -अलग आवृत्तियों पर नीचे उतरेंगे।” “इस संकेत का पता लगाने से यह पता लगाने की क्षमता है कि न्यूट्रॉन सितारों से क्या बनाया गया है।”
रिंगिंग स्पेसटाइम
गुरुत्वाकर्षण तरंगों को पहली बार अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा 1915 के गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत में सुझाया गया था, जिसे सामान्य सापेक्षता के रूप में जाना जाता है।
सामान्य सापेक्षता बताती है कि गुरुत्वाकर्षण स्पेसटाइम (अंतरिक्ष और समय के चार-आयामी एकीकरण) के बहुत कपड़े को घुमावदार होने के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है। इसके अलावा, जब बड़े पैमाने पर वस्तुओं में तेजी आती है, तो वे स्पेसटाइम में लहर भेजते हैं।
जब दो न्यूट्रॉन सितारे एक बाइनरी सिस्टम में मौजूद होते हैं, जैसा कि वे एक दूसरे के चारों ओर घेरे हुए हैं, तो वे गुरुत्वाकर्षण तरंगों को विकीर्ण करते हैं।
यह गुरुत्वाकर्षण विकिरण द्विआधारी प्रणाली से कोणीय गति को दूर ले जाता है, जिससे न्यूट्रॉन सितारों को एक साथ आकर्षित किया जाता है। यह उत्सर्जित गुरुत्वाकर्षण तरंगों की आवृत्ति को बढ़ाता है, जिसका अर्थ है कि सिस्टम कोणीय गति को तेज और तेज खो देता है – और तेजी से और तेजी से सिकुड़ता है।
यह तब तक जारी रहता है जब तक कि न्यूट्रॉन सितारों की पारस्परिक गुरुत्व पर कब्जा नहीं हो जाता है, और तारकीय अवशेष टकराते हैं, जिससे किलोनोवा नामक एक प्रलयकारी विस्फोट होता है। यह गुरुत्वाकर्षण तरंगों की एक चीख भी भेजता है।
यह प्रक्रिया एक बड़े पैमाने पर, तेजी से घूर्णन पोस्ट-मर्जर अवशेष बनाती है जो कताई करते समय गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन करती है, एक मजबूत लेकिन संकीर्ण आवृत्ति रेंज में भी।
रेज़ोला और सहकर्मियों का प्रस्ताव है कि इन गुरुत्वाकर्षण तरंगों ने उनके भीतर के बाद के बाद के अवशेष के इंटीरियर के बारे में जानकारी दी है। अधिक सटीक रूप से, परमाणु पदार्थ के “राज्य का समीकरण” यह बताता है कि चरम घनत्व और दबावों पर मामला कैसे व्यवहार करता है।
सामान्य सापेक्षता के कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करते हुए, टीम ने पाया कि पोस्ट-मेजर गुरुत्वाकर्षण-लहर संकेत का आयाम समय के साथ कम हो जाता है। जैसा कि ऐसा होता है, सिग्नल तेजी से “शुद्ध” हो जाता है। इसका मतलब यह है कि यह एक ही आवृत्ति पर अभिसरण करना शुरू कर देता है, एक विशाल ट्यूनिंग कांटा के समान, जो मारा जाने के बाद गूंजता है।
टीम ने सिग्नल के विकास के इस चरण को “लंबी रिंगडाउन” करार दिया है। शोधकर्ता यह बताता है कि न्यूट्रॉन-स्टार कोर में लॉन्ग रिंगडाउन की विशेषताओं और घनी क्षेत्रों के गुणों के बीच एक मजबूत संबंध है।
इसलिए लंबे रिंगडाउन सिग्नल का विश्लेषण इसलिए न्यूट्रॉन सितारों के भीतर पाए जाने वाले अविश्वसनीय रूप से उच्च घनत्व पर पदार्थ के राज्य के समीकरण में अनिश्चितताओं को कम करता है।
गोएथ विश्वविद्यालय के शोधकर्ता टीम लीडर क्रिश्चियन एकर ने कहा, “जर्मनी के सबसे शक्तिशाली सुपर कंप्यूटरों पर सांख्यिकीय मॉडलिंग और उच्च-सटीक सिमुलेशन में अग्रिमों के लिए धन्यवाद, हमने न्यूट्रॉन स्टार विलय में लॉन्ग रिंगडाउन के एक नए चरण की खोज की है।” “इसमें न्यूट्रॉन सितारों में पदार्थ की स्थिति पर नई और कड़े बाधाएं प्रदान करने की क्षमता है।”
Ligo (लेजर इंटरफेरोमीटर गुरुत्वाकर्षण-वेव वेधशाला) जैसे गुरुत्वाकर्षण वेव डिटेक्टर और कन्या 2015 के बाद से स्पेसटाइम में इन लहरों को सुन रहे हैं। हालांकि, इस शोध में चर्चा की गई एक लंबी रिंगडाउन संकेत अभी तक “सुना गया है।” आशा है कि अंतरिक्ष-आधारित वेधशाला लिसा (लेजर इंटरफेरोमीटर स्पेस एंटीना) सहित गुरुत्वाकर्षण वेव डिटेक्टरों की अगली पीढ़ी, बस इस तरह का पता लगाने में सक्षम होगी।
“यह खोज घनी न्यूट्रॉन स्टार पदार्थ की बेहतर समझ के लिए मार्ग प्रशस्त करती है, विशेष रूप से भविष्य में नई घटनाओं के रूप में देखा जाता है,” एकर ने कहा।
टीम का शोध 3 फरवरी को नेचर कम्युनिकेशंस जर्नल में प्रकाशित किया गया था।
