अब हम जानते हैं कि ब्लैक होल जेट उच्च-ऊर्जा विकिरण क्यों उत्सर्जित करते हैं

सक्रिय गांगेय नाभिक, उनमें मौजूद सुपरमैसिव ब्लैक होल द्वारा संचालित, ब्रह्मांड में सबसे चमकीली वस्तुएं हैं। प्रकाश सामग्री के जेट से उत्पन्न होता है जो ब्लैक होल के आसपास के वातावरण से लगभग प्रकाश की गति से बाहर निकलता है। ज्यादातर मामलों में, इन सक्रिय गांगेय नाभिकों को क्वासर कहा जाता है। लेकिन दुर्लभ अवसरों पर जहां जेट में से एक को सीधे पृथ्वी पर इंगित किया जाता है, इसे ब्लेज़र कहा जाता है और यह अधिक चमकदार दिखाई देता है।

हालांकि ब्लेज़र कैसे काम करता है इसकी सामान्य रूपरेखा पर काम किया गया है, फिर भी कई विवरण अभी भी खराब समझे जाते हैं, जिसमें यह भी शामिल है कि तेज़ गति से चलने वाला पदार्थ कितना प्रकाश उत्पन्न करता है। अब, शोधकर्ताओं ने एक नई अंतरिक्ष वेधशाला को परिवर्तित कर दिया है जिसे कहा जाता है ध्रुवीकरण एक्स-रे इमेजिंग एक्सप्लोरर (IXPE) आकाश में सबसे चमकदार लपटों में से एक की ओर। एक साथ लिया गया, इसके डेटा और अन्य अवलोकनों से संकेत मिलता है कि प्रकाश तब उत्पन्न होता है जब ब्लैक होल जेट धीमी गति से चलने वाले पदार्थ से टकराते हैं।

विमान और प्रकाश

IXPE प्रकाश के विद्युत क्षेत्र में कंपन की दिशा – उच्च-ऊर्जा फोटॉनों के ध्रुवीकरण का पता लगाने में माहिर है। ध्रुवीकरण की जानकारी हमें फोटॉन बनाने वाली प्रक्रियाओं के बारे में कुछ बता सकती है। उदाहरण के लिए, अव्यवस्थित वातावरण में उत्पन्न होने वाले फोटॉनों में अनिवार्य रूप से यादृच्छिक ध्रुवीकरण होंगे, जबकि एक अधिक व्यवस्थित वातावरण सीमित ध्रुवीकरणों के साथ फोटॉनों का उत्पादन करता है। सामग्री या चुंबकीय क्षेत्र से गुजरने वाला प्रकाश भी इसके ध्रुवीकरण को बदल सकता है।

यह ब्लेजर के अध्ययन में उपयोगी सिद्ध हुआ है। उच्च-ऊर्जा वाले फोटॉन जो इन वस्तुओं का उत्सर्जन करते हैं, जेट में आवेशित कणों द्वारा उत्पन्न होते हैं। जब ये वस्तुएँ प्रक्षेपवक्र बदलती हैं या धीमी हो जाती हैं, तो उन्हें फोटॉन के रूप में ऊर्जा छोड़नी पड़ती है। क्योंकि वे प्रकाश की गति के करीब चलते हैं, उनके पास छोड़ने के लिए बहुत सारी ऊर्जा होती है, जिससे ब्लेज़र रेडियो तरंगों से लेकर गामा किरणों तक पूरे स्पेक्ट्रम में उत्सर्जित हो जाते हैं – बाद वाले कुछ अरबों वर्षों के रेडशिफ्ट के बावजूद उन ऊर्जाओं में बने रहते हैं। .

तो, सवाल यह है कि इन कणों को धीमा करने का क्या कारण बनता है। दो प्रमुख विचार हैं। ऐसा ही एक कारक यह है कि विमान में सामग्री और चुंबकीय क्षेत्रों के अराजक संचय के साथ पर्यावरण अशांत है। यह कणों को धीमा करने का कारण बनता है, और अराजक वातावरण का अर्थ होगा कि ध्रुवीकरण काफी हद तक यादृच्छिक हो जाता है।

एक वैकल्पिक विचार में शॉक वेव शामिल है, जहां जेट से सामग्री धीमी गति से चलने वाली सामग्री से टकराती है, इसे धीमा कर देती है। यह अपेक्षाकृत व्यवस्थित प्रक्रिया है, जो अपेक्षाकृत बैंड-सीमित ध्रुवीकरण का उत्पादन करती है जो उच्च ऊर्जा पर अधिक स्पष्ट हो जाती है।

आईएक्सपीई दर्ज करें

अवलोकनों का नया सेट ब्लेज़र मार्करियन 501 को रिकॉर्ड करने के लिए एक समन्वित अभियान है, जिसमें विभिन्न प्रकार के टेलीस्कोप का उपयोग किया जाता है, जो कि लंबी तरंग दैर्ध्य पर ध्रुवीकरण को कैप्चर करता है, जिसमें IXPE उच्चतम ऊर्जा फोटॉन को संभालता है। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने Markarian 501 के पहले के अवलोकनों के लिए कई वेधशालाओं के अभिलेखागार की खोज की, जिससे उन्हें यह निर्धारित करने की अनुमति मिली कि ध्रुवीकरण समय के साथ स्थिर था या नहीं।

सामान्य तौर पर, पूरे स्पेक्ट्रम में रेडियो तरंगों से गामा किरणों तक, मापा ध्रुवीकरण एक दूसरे के कुछ डिग्री के भीतर थे। यह समय के साथ स्थिर भी था, और उच्च फोटॉन ऊर्जा पर इसका संरेखण बढ़ गया।

ध्रुवीकरण में अभी भी थोड़ा अंतर है, जो टक्कर स्थल पर अपेक्षाकृत मामूली परेशानी का संकेत देता है, जो वास्तव में आश्चर्य की बात नहीं है। लेकिन यह जटिल चुंबकीय क्षेत्र वाले अशांत पदार्थ से आपकी अपेक्षा से बहुत कम अशांत है।

जबकि ये परिणाम इस बात की बेहतर समझ प्रदान करते हैं कि ब्लैक होल कैसे प्रकाश उत्पन्न करते हैं, यह प्रक्रिया अंततः जेट्स के उत्पादन पर निर्भर करती है, जो ब्लैक होल के पास होते हैं। ये जेट कैसे बनते हैं यह अभी भी वास्तव में समझ में नहीं आया है, इसलिए ब्लैक होल खगोल भौतिकी का अध्ययन करने वाले लोगों के पास अभी भी सप्ताहांत के बाद काम पर वापस आने का कारण है।

प्रकृति2022. डीओआई: 10.1038/स41586-022-05338-0 (डीओआई के बारे में).