खगोलविदों ने पृथ्वी पर सबसे नज़दीकी ब्लैक होल की खोज की है – ब्रह्मांडीय पिछवाड़े में

जेमिनी इंटरनेशनल ऑब्जर्वेटरी का उपयोग करने वाले खगोलविदों ने पृथ्वी के सबसे निकटतम ज्ञात ब्लैक होल की खोज की है। यह आकाशगंगा में निष्क्रिय ब्लैक होल की पहली स्पष्ट खोज भी है। पृथ्वी से इसकी निकटता, केवल 1,600 प्रकाश-वर्ष दूर, अध्ययन के लिए एक रोमांचक लक्ष्य प्रदान करती है ताकि बाइनरी सिस्टम के विकास की हमारी समझ को आगे बढ़ाया जा सके। श्रेय: जेमिनी इंटरनेशनल ऑब्जर्वेटरी / NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva / Spaceengine / M. ज़मानी

हवाई में जेमिनी नॉर्थ टेलीस्कोप ने पहले निष्क्रिय तारा समूह का खुलासा किया[{” attribute=””>black hole in our cosmic backyard.

Using the International Gemini Observatory, astronomers have discovered the closest-known black hole to Earth. This is the first unambiguous detection of a dormant stellar-mass black hole in the Milky Way. Located a mere 1600 light-years away, its close proximity to Earth offers an intriguing target of study to advance our understanding of the evolution of binary systems.

Black holes are the most extreme objects in the Universe. It is believed that supermassive versions of these unimaginably dense objects reside at the centers of all large galaxies. Stellar-mass black holes — which weigh approximately five to 100 times the mass of the Sun — are much more common. In fact, there are an estimated 100 million stellar-mass black holes in the Milky Way alone. However, only a handful have been confirmed to date, and nearly all of these are ‘active’. This means that they shine brightly in X-rays as they consume material from a nearby stellar companion, unlike dormant black holes which do not.

Astronomers have now discovered the closest black hole to Earth, which the researchers have dubbed Gaia BH1. To find it, they used the Gemini North telescope in Hawai‘i, one of the twin telescopes of the International Gemini Observatory, operated by NSF’s NOIRLab.

Gaia BH1 is a dormant black hole that is about 10 times more massive than the Sun and is located about 1600 light-years away in the constellation Ophiuchus. This means it is three times closer to Earth than the previous record holder, an X-ray binary in the constellation of Monoceros. The new discovery was made possible by making exquisite observations of the motion of the black hole’s companion, a Sun-like star that orbits the black hole at about the same distance as the Earth orbits the Sun.

यह ऐनिमेशन एक सूर्य जैसे तारे को दिखाता है जो पृथ्वी के सबसे नज़दीकी ब्लैक होल Gaia BH1 की परिक्रमा कर रहा है, जो लगभग 1,600 प्रकाश वर्ष दूर स्थित है। NSF के NOIRLab द्वारा संचालित जेमिनी इंटरनेशनल ऑब्जर्वेटरी की जुड़वां दूरबीनों में से एक, जेमिनी नॉर्थ के अवलोकन, कक्षीय गति को बाधित करने के लिए महत्वपूर्ण थे और इस प्रकार बाइनरी सिस्टम में दो घटकों के द्रव्यमान, जिससे टीम को केंद्रीय वस्तु की पहचान करने की अनुमति मिलती है। एक ब्लैक होल जो हमारे सूर्य के द्रव्यमान का लगभग 10 गुना है। श्रेय: टी. मुलर (MPIA), PanSTARRS DR1 (KC चेम्बर्स एट अल। 2016), ESA/Gaia/DPAC

एस्ट्रोफिजिकल सेंटर के एस्ट्रोफिजिसिस्ट करीम अल-बद्री बताते हैं, “सौर मंडल को लें, जहां सूरज है, वहां ब्लैक होल लगाएं और सूरज वहीं है जहां पृथ्वी है, और आपके पास यह सिस्टम होगा।” हार्वर्ड, स्मिथसोनियन और मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोनॉमी, और इस खोज का वर्णन करने वाले पेपर के प्रमुख लेखक, 2 नवंबर को प्रकाशित हुए। रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी की मासिक नोटिस.

जबकि ऐसी प्रणालियों की कई दावा की गई खोजें हैं, इनमें से लगभग सभी खोजों का बाद में खंडन किया गया है। यह हमारी आकाशगंगा में तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के चारों ओर एक विस्तृत कक्षा में सूर्य जैसे तारे की पहली स्पष्ट खोज है।”

यद्यपि आकाशगंगा में घूमने वाले लाखों तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल हैं, लेकिन बहुत कम ही एक साथी तारे के साथ उनकी सक्रिय बातचीत के माध्यम से खोजे गए हैं। जैसे ही पास के तारे से सामग्री ब्लैक होल की दिशा में घूमती है, यह अत्यधिक गर्म हो जाता है और शक्तिशाली एक्स-रे और सामग्री के जेट उत्पन्न करता है। यदि कोई ब्लैक होल सक्रिय रूप से भोजन नहीं कर रहा है (अर्थात वह सो रहा है) तो वह बस अपने परिवेश में विलीन हो जाता है।

अल-बद्री ने कहा, “मैं डेटा सेट और विधियों की एक विस्तृत श्रृंखला का उपयोग करके पिछले चार वर्षों से निष्क्रिय ब्लैक होल की खोज कर रहा हूं।” “मेरे पिछले प्रयासों – साथ ही साथ अन्य लोगों ने – ब्लैक होल के रूप में छिपे हुए बाइनरी सिस्टम की एक श्रृंखला को जन्म दिया है, लेकिन यह पहली बार है जब शोध सफल हुआ है।”

टीम ने मूल रूप से सिस्टम की पहचान संभावित रूप से ब्लैक होल की मेजबानी करने वाले डेटा का विश्लेषण करके की थी यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी गैया अंतरिक्ष यान. गैया ने एक विशाल, अदृश्य वस्तु के गुरुत्वाकर्षण के कारण तारे की गति में सूक्ष्म अनियमितताओं को पकड़ लिया। सिस्टम का अधिक विस्तार से पता लगाने के लिए, अल-बद्री और उनकी टीम ने जेमिनी नॉर्थ में जेमिनी मल्टी-ऑब्जेक्ट स्पेक्ट्रोग्राफ इंस्ट्रूमेंट की ओर रुख किया, जिसने ब्लैक होल की परिक्रमा करते हुए साथी तारे की गति को मापा और इसकी कक्षा की अवधि का सटीक माप प्रदान किया। . मिथुन के अनुवर्ती अवलोकन कक्षीय गति को बाधित करने के लिए महत्वपूर्ण थे और इस प्रकार बाइनरी सिस्टम में दो घटकों के द्रव्यमान, टीम को केंद्रीय वस्तु को हमारे सूर्य के द्रव्यमान के लगभग 10 गुना ब्लैक होल के रूप में पहचानने की इजाजत देता था।

अल-बद्री ने समझाया कि “जेमिनी के अनुवर्ती के बारे में हमारी टिप्पणियों ने किसी भी संदेह से परे पुष्टि की है कि बाइनरी में एक साधारण तारा और कम से कम एक निष्क्रिय ब्लैक होल है।” “हम एक प्रशंसनीय खगोल भौतिकी परिदृश्य को खोजने में असमर्थ थे जो एक ऐसी प्रणाली की प्रेक्षित कक्षा की व्याख्या कर सके जिसमें कम से कम एक ब्लैक होल शामिल न हो।”

टीम ने न केवल जेमिनी नॉर्थ की प्रभावशाली निगरानी क्षमताओं पर बल्कि जेमिनी की एक सीमित समय सीमा पर डेटा प्रदान करने की क्षमता पर भी भरोसा किया, क्योंकि टीम के पास अपनी अनुवर्ती टिप्पणियों को बनाने के लिए बहुत कम समय था।

अल -बद्री ने कहा। “मिथुन की कम समय के पैमाने पर प्रतिक्रिया देने की क्षमता परियोजना की सफलता के लिए महत्वपूर्ण थी। अगर हम उस संकीर्ण खिड़की से चूक गए, तो हमें एक और साल इंतजार करना पड़ा।”

यह समझाने के लिए कठिन खगोलविदों के बाइनरी सिस्टम के विकास के मौजूदा मॉडल को दबाना मुश्किल है कि गैया बीएच 1 का अजीब गठन कैसे हुआ। विशेष रूप से, पूर्वज तारा जो बाद में नए खोजे गए ब्लैक होल में बदल गया, हमारे सूर्य के द्रव्यमान का कम से कम बीस गुना था। इसका मतलब है कि वह केवल कुछ मिलियन वर्ष जीवित रही होगी। यदि दोनों तारे एक ही समय में बनते हैं, तो वह विशाल तारा हमारे सूर्य की तरह एक उचित, हाइड्रोजन-बर्निंग, मुख्य अनुक्रम तारा बनने से पहले दूसरे तारे को जल्दी से एक सुपरजाइंट में बदल देगा, फुलाएगा और दूसरे तारे को निगल जाएगा।

यह बिल्कुल स्पष्ट नहीं है कि एक सौर-द्रव्यमान तारा उस वलय से कैसे बच सकता है, और एक सामान्य तारे के रूप में समाप्त हो सकता है, जैसा कि एक बाइनरी ब्लैक होल के अवलोकन से पता चलता है। अस्तित्व के लिए अनुमति देने वाले सभी सैद्धांतिक मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि सौर-द्रव्यमान तारा वास्तव में देखे जाने की तुलना में एक सख्त कक्षा में समाप्त होना चाहिए था।

यह हमारी समझ में महत्वपूर्ण अंतराल का संकेत दे सकता है कि कैसे ब्लैक होल बाइनरी सिस्टम में बनते हैं और विकसित होते हैं, साथ ही बायनेरिज़ में निष्क्रिय ब्लैक होल के अभी तक अस्पष्टीकृत समूह के अस्तित्व का सुझाव देते हैं।

अल-बद्री ने निष्कर्ष निकाला, “दिलचस्प बात यह है कि इस प्रणाली को मानक बाइनरी विकास मॉडल द्वारा आसानी से अनुकूलित नहीं किया जा सकता है।” “यह कई सवाल उठाता है कि यह बाइनरी सिस्टम कैसे बना, साथ ही कितने गुप्त ब्लैक होल हैं।”

“अंतरिक्ष और भू-आधारित वेधशालाओं के एक नेटवर्क के हिस्से के रूप में, जेमिनी नॉर्थ ने न केवल अब तक के निकटतम ब्लैक होल के लिए मजबूत सबूत प्रदान किए हैं, बल्कि पहला मूल ब्लैक होल सिस्टम भी प्रदान किया है, जो सामान्य गर्म गैस में ब्लैक के साथ बातचीत करते हुए व्यवस्थित है। होल,” एनएसएफ फाउंडेशन के लिए जेमिनी प्रोग्राम के अधिकारी मार्टिन स्टील ने कहा। “हालांकि यह संभावित रूप से हमारी आकाशगंगा के सुप्त ब्लैक होल के अपेक्षित क्लस्टर की भविष्य की खोजों का पूर्वाभास देता है, अवलोकन भी एक रहस्य को हल करने के लिए छोड़ देते हैं – अपने विदेशी पड़ोसी के साथ साझा इतिहास के बावजूद, इस बाइनरी सिस्टम में एक साथी सितारा इतना सामान्य क्यों है?”

संदर्भ: करीम बद्री, हंस वाल्टर रेक्स, इलियट क्वाटर्ट, एंड्रयू डब्ल्यू हॉवर्ड, हॉवर्ड इसाकसन, जिम फुलर, कीथ हॉकिन्स, केलीयन ब्रेविक, काजी डब्ल्यूके वोंग, एंटोनियो सी। रोड्रिगेज, चार्ली द्वारा “ब्लैक होल की परिक्रमा करते हुए सूर्य जैसा तारा”। Conroy, Glamour Shahav, Tsvi Mazeh, Frédéric Arino, केविन B. Berdge, Dolev Bachi, Simchon Weigler, Daniel R. Weisz, Rhys Seiberger, Silvia Almada Munter और Jennifer Wuino, 2 नवंबर, 2022, रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी की मासिक नोटिस.
डीओआई: 10.1093/mnras/stac3140

जेमिनी नॉर्थ नोट्स निदेशक के अनुमानित समय कार्यक्रम (कार्यक्रम आईडी: जीएन-2022बी-डीडी-202) के हिस्से के रूप में संचालित किए गए थे।

जेमिनी इंटरनेशनल ऑब्जर्वेटरी छह देशों की साझेदारी द्वारा संचालित है, जिसमें नेशनल साइंस फाउंडेशन, कनाडा के माध्यम से नेशनल रिसर्च काउंसिल ऑफ कनाडा, चिली के माध्यम से एजेंसिया नैशनल डी इन्वेस्टिगैसिओन वाई डेसारोलो, ब्राजील के माध्यम से विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय के माध्यम से संयुक्त राज्य अमेरिका शामिल है। e Inovações, अर्जेंटीना मिनिस्टियो डी सिएनसिया, Tecnología e Innovación के माध्यम से, और कोरिया कोरिया इंस्टीट्यूट ऑफ एस्ट्रोनॉमी एंड स्पेस साइंसेज के माध्यम से। ये प्रतिभागी और हवाई विश्वविद्यालय, जिसकी मिथुन तक नियमित पहुंच है, प्रत्येक स्थानीय उपयोगकर्ताओं का समर्थन करने के लिए एक “मिथुन राष्ट्रीय कार्यालय” बनाए रखता है।