खगोलविदों ने ‘डार्क’ हीट की खोज की हो सकती है

यदि बड़े सितारों की मृत्यु ब्लैक होल को पीछे छोड़ देती है, जैसा कि खगोलविदों का मानना ​​​​है, तो उनमें से सैकड़ों मिलियन पूरे मिल्की वे में बिखरे होने चाहिए। समस्या यह है कि पृथक ब्लैक होल दिखाई नहीं दे रहे हैं।

अब, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के नेतृत्व में एक टीम, खगोलविदों ने पहली बार यह पता लगाया है कि दूर के तारे की चमक को देखकर एक मुक्त-तैरता हुआ ब्लैक होल क्या हो सकता है क्योंकि इसका प्रकाश किसी वस्तु के मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र द्वारा विकृत होता है – इसलिए – माइक्रोग्रैविटी कहा जाता है।

टीम का नेतृत्व स्नातक छात्र केसी लैम कर रहे हैं और जेसिका लोकैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में खगोल विज्ञान के एक सहयोगी प्रोफेसर का अनुमान है कि अदृश्य कॉम्पैक्ट वस्तु का द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान का 1.6 और 4.4 गुना के बीच है। क्योंकि खगोलविदों का मानना ​​​​है कि ब्लैक होल में ढहने के लिए एक मृत तारे के अवशेष 2.2 सौर द्रव्यमान से भारी होने चाहिए, यूसी बर्कले के शोधकर्ताओं ने चेतावनी दी है कि वस्तु ब्लैक होल के बजाय न्यूट्रॉन स्टार हो सकती है। न्यूट्रॉन तारे भी बहुत सघन और सघन पिंड होते हैं, लेकिन उनका गुरुत्वाकर्षण आंतरिक न्यूट्रॉन दबाव से संतुलित होता है, जो आगे ब्लैक होल में गिरने से रोकता है।

चाहे वह ब्लैक होल हो या न्यूट्रॉन स्टार, वस्तु पहला डार्क स्टेलर अवशेष है – एक तारकीय “भूत” – किसी अन्य तारे से असंबद्ध आकाशगंगा के माध्यम से घूमते हुए खोजा गया।

“यह पहला तैरता हुआ ब्लैक होल या न्यूट्रॉन तारा है जिसे माइक्रोग्रैविटेशनल लेंस द्वारा पता लगाया गया है,” लू ने कहा। “बेहतर लेंस का उपयोग करके, हम इन पृथक, संपीड़ित वस्तुओं की जांच और वजन कर सकते हैं। मुझे लगता है कि हमने इन अंधेरे वस्तुओं पर एक नई खिड़की खोली है, जिसे किसी अन्य तरीके से नहीं देखा जा सकता है।”

यह निर्धारित करना कि इनमें से कितनी कॉम्पैक्ट वस्तुएं मिल्की वे में रहती हैं, खगोलविदों को सितारों के विकास को समझने में मदद करेगी – विशेष रूप से, वे कैसे मरते हैं – और हमारी आकाशगंगा के विकास, संभवतः यह प्रकट करते हैं कि क्या कोई अनदेखी ब्लैक होल आदिम ब्लैक होल हैं, जो उन्होंने कुछ ब्रह्मांड विज्ञानी मानते हैं कि बिग बैंग के दौरान बड़ी मात्रा में उत्पादन किया गया था।

लैम, लू और उनकी अंतरराष्ट्रीय टीम के विश्लेषण को में प्रकाशन के लिए स्वीकार कर लिया गया है एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स। विश्लेषण में चार अन्य माइक्रो-लेंसिंग घटनाएं शामिल हैं जो टीम ने निष्कर्ष निकाला था कि ब्लैक होल के कारण नहीं थे, हालांकि दो सफेद बौने या न्यूट्रॉन स्टार के कारण होने की संभावना है। टीम ने यह भी निष्कर्ष निकाला कि आकाशगंगा में ब्लैक होल की संभावित संख्या 200 मिलियन है – जो कि अधिकांश सिद्धांतकारों ने उम्मीद की थी।

वही डेटा, अलग निष्कर्ष

विशेष रूप से, बाल्टीमोर में स्पेस टेलीस्कोप साइंस इंस्टीट्यूट (STScI) की एक प्रतिस्पर्धी टीम ने उसी माइक्रोलेंसिंग घटना का विश्लेषण किया और दावा किया कि कॉम्पैक्ट ऑब्जेक्ट का द्रव्यमान 7.1 सौर द्रव्यमान और एक निर्विवाद ब्लैक होल के करीब है। एसटीएससीआई टीम के नेतृत्व में विश्लेषण का वर्णन करने वाला पेपर कैलाश साहूमें प्रकाशन के लिए स्वीकार कर लिया गया है एस्ट्रोफिजिकल जर्नल.

दोनों टीमों ने एक ही डेटा का उपयोग किया: दूर के तारे की चमक के फोटोमेट्रिक मापन के रूप में इसकी रोशनी विकृत या अत्यधिक संकुचित वस्तु द्वारा “प्रतिबिंबित” थी, और गुरुत्वाकर्षण के परिणामस्वरूप आकाश में दूर के तारे की बदलती स्थिति का खगोलीय माप। लेंस वस्तु द्वारा विकृति। ऑप्टिकल डेटा दो माइक्रोलेंस सर्वेक्षणों से आया है: ऑप्टिकल ग्रेविटेशनल लेंस एक्सपेरिमेंट (ओजीएलई), जो वारसॉ विश्वविद्यालय द्वारा संचालित चिली में 1.3-मीटर टेलीस्कोप का उपयोग करता है, और एस्ट्रोफिजिक्स (एमओए) में माइक्रोलेंस अवलोकन, जो 1.8 पर आरोहित है। -मीटर टेलीस्कोप न्यूज़ीलैंड में वारसॉ विश्वविद्यालय द्वारा संचालित है। ओसाका विश्वविद्यालय। नासा के हबल स्पेस टेलीस्कोप से खगोलीय डेटा आया है। एसटीएससीआई टेलीस्कोप के विज्ञान कार्यक्रम का प्रबंधन करता है और इसके विज्ञान संचालन का संचालन करता है।

क्योंकि दोनों सटीक लेंस टोही ने एक ही वस्तु पर कब्जा कर लिया, इसके दो नाम हैं: MOA-2011-BLG-191 और OGLE-2011-BLG-0462, या OB110462, संक्षेप में।

जबकि इस तरह के सर्वेक्षण में हर साल मिल्की वे में माइक्रोलेंसिंग द्वारा लगभग 2,000 चमकीले सितारों की खोज की जाती है, यह खगोलीय डेटा के अतिरिक्त था जिसने दोनों टीमों को कॉम्पैक्ट ऑब्जेक्ट के द्रव्यमान और पृथ्वी से दूरी निर्धारित करने की अनुमति दी थी। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के नेतृत्व में टीम ने अनुमान लगाया कि यह 2,280 और 6260 प्रकाश-वर्ष दूर (700-1920 पारसेक) के बीच, आकाशगंगा के केंद्र की ओर और आकाशगंगा के केंद्रीय सुपरमैसिव ब्लैक के चारों ओर बड़े उभार के पास स्थित है। छेद।

एसटीएससीआई क्लस्टर लगभग 5,153 प्रकाश-वर्ष (1,580 पार्स) दूर होने का अनुमान है।

मैं भूसे के ढेर में सुई ढूंढ रहा हूं

लू और लैम को पहली बार 2020 में शरीर में दिलचस्पी हुई जब STScI टीम ने शुरू में निष्कर्ष निकाला कि पांच माइक्रोलेंसिंग घटनाएं हबल द्वारा देखे गए – जिनमें से सभी 100 दिनों से अधिक समय तक चले हैं, और इसलिए ब्लैक होल हो सकते हैं – शायद कॉम्पैक्ट ऑब्जेक्ट्स के कारण नहीं होते हैं।

लू, जो 2008 से फ्री-मूविंग ब्लैक होल की खोज कर रही है, ने सोचा कि डेटा उसे आकाशगंगा में उनकी प्रचुरता का बेहतर अनुमान लगाने में मदद करेगा, जिसका अनुमान लगभग 10 मिलियन से 1 बिलियन के बीच था। अब तक, तारों के आकार के ब्लैक होल केवल बाइनरी स्टार सिस्टम के हिस्से के रूप में पाए गए हैं। ब्लैक होल बायनेरिज़ में या तो एक्स-रे में देखे जाते हैं, जो तब उत्पन्न होते हैं जब किसी तारे से सामग्री ब्लैक होल पर गिरती है, या आधुनिक गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टरों द्वारा, जो दो या अधिक ब्लैक होल के विलय के प्रति संवेदनशील होते हैं। लेकिन ये घटनाएं दुर्लभ हैं।

“केसी और मैंने डेटा देखा और वास्तव में दिलचस्पी ली। हमने कहा, ‘वाह, कोई ब्लैक होल नहीं हैं,” लू ने कहा। यह आश्चर्यजनक है, “भले ही यह वहां होना चाहिए था।” “और इसलिए, हमने डेटा को देखना शुरू किया। यदि वास्तव में डेटा में ब्लैक होल नहीं थे, तो यह हमारे मॉडल से मेल नहीं खाएगा कि आकाशगंगा में कितने ब्लैक होल होने चाहिए। की समझ में कुछ बदलना पड़ा ब्लैक होल – या तो उनकी संख्या, गति या द्रव्यमान।”

जब लैम ने पांच मिनट की लेंस घटनाओं के फोटोमेट्रिक और एस्ट्रोमेट्री का विश्लेषण किया, तो मुझे आश्चर्य हुआ कि एक, OB110462 में एक कॉम्पैक्ट बॉडी की विशेषताएं थीं: लेंस बॉडी डार्क दिखाई दी, और इसलिए स्टार नहीं; तारकीय चमक लंबे समय तक चली, लगभग 300 दिन; बैकग्राउंड स्टार की स्थिति का विरूपण भी दीर्घकालिक था।

लैम ने कहा कि लेंस इवेंट की लंबाई मुख्य टिप थी। 2020 में, इसने दिखाया कि ब्लैक होल माइक्रोलेंस की खोज करने का सबसे अच्छा तरीका बहुत लंबी घटनाओं को देखना है। उसने कहा कि मिनट लेंस की घटनाओं में से केवल 1% ब्लैक होल से होने की संभावना है, इसलिए सभी घटनाओं को देखना एक घास के ढेर में सुई की तलाश करने जैसा होगा। लेकिन, लैम के अनुसार, 120 दिनों से अधिक समय तक चलने वाले लगभग 40% माइक्रोलेंसिंग इवेंट ब्लैक होल होने की संभावना है।

लैम ने कहा, “चमकदार घटना कितने समय तक चलती है, यह इस बात का संकेत है कि अग्रभूमि लेंस पृष्ठभूमि के तारे के प्रकाश को कितना बड़ा मोड़ देता है।” “ब्लैक होल के कारण लंबी घटनाओं की सबसे अधिक संभावना है। यह कोई गारंटी नहीं है, क्योंकि उज्ज्वल रिंग की अवधि न केवल इस बात पर निर्भर करती है कि अग्रभूमि लेंस कितना विशाल है, बल्कि यह भी निर्भर करता है कि अग्रभूमि लेंस और पृष्ठभूमि तारा कितनी तेजी से आगे बढ़ रहे हैं एक दूसरे। हालाँकि, माप प्राप्त करके भी पृष्ठभूमि तारे की स्पष्ट स्थिति के लिए, हम पुष्टि कर सकते हैं कि क्या अग्रभूमि लेंस वास्तव में एक ब्लैक होल है। ”

लू के अनुसार, पृष्ठभूमि तारे के प्रकाश पर OB110462 का गुरुत्वाकर्षण प्रभाव आश्चर्यजनक रूप से लंबा था। 2011 में तारे को अपने चरम पर पहुंचने में लगभग एक साल का समय लगा, और फिर वापस सामान्य होने में लगभग एक साल लगा।

अधिक डेटा एक ब्लैक होल को न्यूट्रॉन स्टार से अलग करेगा

यह पुष्टि करने के लिए कि OB110462 एक अत्यंत सघन वस्तु से उत्पन्न हुआ, लो और लैम ने हबल से अधिक खगोलीय डेटा का अनुरोध किया, जिनमें से कुछ पिछले अक्टूबर में आए। इस नए डेटा से पता चला कि लेंस के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के कारण तारे की स्थिति में परिवर्तन घटना के 10 साल बाद भी देखा जा सकता है। माइक्रोलेंसिंग के अधिक हबल अवलोकनों को 2022 के पतन के लिए अस्थायी रूप से निर्धारित किया गया है।

नए डेटा के विश्लेषण ने पुष्टि की कि OB110462 ब्लैक होल या न्यूट्रॉन स्टार होने की सबसे अधिक संभावना थी।

लो और लैम को संदेह है कि दोनों टीमों के अलग-अलग निष्कर्ष इस तथ्य के कारण हैं कि खगोलीय और फोटोमेट्रिक डेटा आगे और पीछे की वस्तुओं के सापेक्ष गति के अलग-अलग उपाय देते हैं। ज्योतिषीय विश्लेषण भी दोनों टीमों के बीच भिन्न है। यूसी बर्कले टीम का तर्क है कि यह अभी तक भेद करना संभव नहीं है कि वस्तु ब्लैक होल है या न्यूट्रॉन स्टार, लेकिन वे भविष्य में हबल डेटा और बेहतर विश्लेषण के साथ विसंगति को हल करने की उम्मीद करते हैं।

लू ने कहा, “जितना हम निश्चित रूप से कहेंगे कि यह एक ब्लैक होल है, हमें सभी स्वीकार्य समाधानों की रिपोर्ट करनी चाहिए।” “इसमें कम द्रव्यमान के ब्लैक होल और शायद न्यूट्रॉन स्टार भी शामिल हैं।”

लैम ने कहा, “यदि आप प्रकाश की वक्र, चमक पर विश्वास नहीं कर सकते हैं, तो इसका मतलब कुछ महत्वपूर्ण है। यदि आप स्थिति बनाम समय पर विश्वास नहीं कर सकते हैं, तो यह आपको कुछ महत्वपूर्ण बताता है।” “तो, यदि उनमें से एक गलत है, तो हमें समझना होगा कि क्यों। या दूसरी संभावना यह है कि हम दो डेटा सेटों में जो मापते हैं वह सही है, लेकिन हमारा मॉडल गलत है। फोटोमेट्रिक और एस्ट्रोमेट्रिक डेटा एक ही भौतिक प्रक्रिया से उत्पन्न होते हैं, जिसका अर्थ है कि चमक और स्थिति सुसंगत होनी चाहिए। एक दूसरे के साथ। तो, वहाँ कुछ कमी है। ”

दोनों समूहों ने अल्ट्राफाइन लेंस बॉडी के वेग का भी अनुमान लगाया। लू/लैम टीम को अपेक्षाकृत मध्यम गति मिली, जो 30 किलोमीटर प्रति सेकंड से भी कम थी। एसटीएससीआई टीम ने असामान्य रूप से उच्च गति, 45 किमी/सेकेंड पाया, जिसे उन्होंने एक अतिरिक्त किक के परिणाम के रूप में व्याख्या की, जिसे तथाकथित ब्लैक होल सुपरनोवा से उत्पन्न हुआ था।

लो ने अपनी टीम के कम वेग के अनुमान को एक नए सिद्धांत के लिए संभावित समर्थन के रूप में व्याख्यायित किया है कि ब्लैक होल सुपरनोवा का परिणाम नहीं हैं – आज की प्रचलित धारणा – बल्कि इसके बजाय असफल सुपरनोवा से आते हैं जो ब्रह्मांड में एक उज्ज्वल स्पलैश नहीं बनाते हैं या परिणाम नहीं देते हैं ब्लैक होल एक किक।

लू और लैम के काम को नेशनल साइंस फाउंडेशन (1909641) और नेशनल एरोनॉटिक्स एंड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन (NNG16PJ26C, NASA FINNESS 80NSSC21K2043) का समर्थन प्राप्त है।