20 मई, 2024
हाल के एक अध्ययन में, एस्ट्रोसैट ने ब्लैक होल बाइनरी सोर्स स्विफ्ट जे1727.8-1613 के 'असामान्य' विस्फोट चरण के दौरान उच्च-ऊर्जा एक्स-रे फोटॉनों के 'एपेरियोडिक मॉड्यूलेशन' की खोज को सक्षम किया है। एस्ट्रोसैट की अनूठी क्षमताओं का उपयोग करते हुए की गई इस महत्वपूर्ण खोज की सूचना भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान गुवाहाटी (आईआईटीजी), मुंबई विश्वविद्यालय और टाटा मूलभूत अनुसंधान संस्थान (टीआईएफआर) के सहयोग से यूआर राव उपग्रह केंद्र (यूआरएससी) / इसरो के नेतृत्व में खगोल भौतिकीविदों की एक टीम द्वारा रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी (एमएनआरएएस) की अंतरराष्ट्रीय पत्रिका मासिक नोटिस में दी गई है।
एस्ट्रोफिजिकल ब्लैक होल एक्स-रे बाइनरी (बीएच-एक्सआरबी) प्रणाली में, ब्लैक होल और उसका सहचर दोनों एक गुरुत्वाकर्षण आलिंगन में बंद हैं। एक ब्लैक होल अपने ज्वार विकृत साथी से पदार्थ खींचता है, जिससे एक चमकदार अभिवृद्धि डिस्क का निर्माण होता है। जैसे-जैसे मामला डिस्क के माध्यम से बढ़ता है, यह बेहद गर्म हो जाता है, लाखों डिग्री में तापमान तक पहुंच जाता है और उच्च ऊर्जा एक्स-रे उत्सर्जित करता है। ये विद्युत चुम्बकीय विकिरण लौकिक दूतों के रूप में कार्य करते हैं, अप्रत्यक्ष रूप से अंधेरे में कटे हुए काले छेद का पता लगाते हैं। एक तरह से, बीएच-एक्सआरबी लौकिक प्रयोगशालाओं के रूप में कार्य करते हैं, जो कॉम्पैक्ट वस्तुओं के आसपास अभिवृद्धि की गतिशीलता को नियंत्रित करने वाली जटिल प्रक्रियाओं में अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं और चरम वातावरण में मौलिक भौतिक तंत्र का अध्ययन करने के लिए अमूल्य अवसर प्रदान करते हैं।
स्विफ्ट जे1727.8-1613 24 अगस्त, 2023 को स्विफ्ट/बीएटी द्वारा हाल ही में खोजा गया एक ब्लैक होल एक्स-रे ट्रांजिएंट (बीएच-एक्सआरटी) है। एमएएएक्सआई/जीएससी द्वारा तत्काल निगरानी ने स्रोत को सबसे उज्ज्वल में से एक के रूप में पहचाना, लगभग 7 क्रैब (क्रैब एक मानक मोमबत्ती है और 1 क्रैब = 3.8 फोटोन प्रति वर्ग सेंटीमीटर) है। प्रति एस्ट्रोसैट ने पहली बार 2 सितंबर, 2023 (एमजेडी 60189) को इस स्रोत का अवलोकन किया, इसके बाद 8 सितंबर, 2023 (एमजेडी 60195) से 14 सितंबर, 2023 (एमजेडी 60201) तक लगभग 207 केएस के कुल एक्सपोजर समय के साथ बाद में अवलोकन किए।
इस अध्ययन से पता चलता है कि उच्च ऊर्जा एक्स-रे फोटॉन के 'एपेरियोडिक मॉड्यूलेशन' के परिणामस्वरूप पावर-आवृत्ति स्थान में एक निश्चित आवृत्ति पर अर्ध-आवधिक दोलन (क्यूपीओ) हुआ। उल्लेखनीय रूप से, केवल 7 दिनों में, उच्च ऊर्जा फोटोन की क्यूपीओ आवृत्ति (100 किलो-इलेक्ट्रॉन वोल्ट, समान रूप से 1 बिलियन केल्विन) 1.4 हर्ट्ज से 2.6 हर्ट्ज तक विकसित हुई, जो एक बीएच-एक्सआरबी में पहली बार पाई गई एक अनूठी घटना है।
इसके अलावा, यह अध्ययन इस बात पर बल देता है कि उच्च ऊर्जा एक्स-रे (हार्ड एक्स-रे) कॉम्पटन स्कैटरिंग प्रक्रिया के माध्यम से आंतरिक डिस्क से 'हॉट' इलेक्ट्रॉनों द्वारा 'मानक' अभिवृद्धि डिस्क से लो-एनर्जी फोटॉन (सॉफ्ट एक्स-रे) के पुनर्प्रसंस्करण से उत्पन्न होते हैं। एस्ट्रोसैट प्रेक्षणों के दौरान, स्विफ्ट जे1727.8-1613 थर्मल डिस्क उत्सर्जन (~ 10%) पर कॉम्प्टोनाइज्ड उत्सर्जन (~ 90%) के प्रभुत्व वाले एक अभिवृद्धि स्थिति में था। इन निष्कर्षों से पता चलता है कि कॉम्प्टोनाइज्ड एक्स-रे फ़ोटोन 'एपेरियोडिक मॉड्यूलेशन' प्रदर्शित करते हैं, जिसका परिणाम क्यूपीओ विशिष्टताएं हैं।
ब्लैक होल प्रणालियां की जांच के लिए क्यूपीओ अपरिहार्य हैं। एक्स-रे फोटोन की आवधिक भिन्नताओं की जांच करके, क्यूपीओ एक ब्लैक होल के प्रबल गुरुत्वाकर्षण के पदचिह्नों को डिकोड करते हैं, जिससे उनके मौलिक गुणों और अभिवृद्धि की गतिशीलता को समझने में सहायता मिलती है।
इस कार्य में, टीम ने एस्ट्रोसैट पर लार्ज एरिया एक्स-रे प्रोपोर्शनल काउंटर (एलएएक्सपीसी) की अद्वितीय क्षमताओं (हाई समय विभेदन ~ 10 μs और लार्ज फोटोन कलेक्टिंग एरिया) का उपयोग किया, जिससे उच्च ऊर्जा पर क्यूपीओ का परिवर्तनशीलता अध्ययन संभव हो पाया। टीम ने स्रोत के स्पेक्ट्रल ऊर्जा वितरण को समझने के लिए इंटरनेशनल स्पेस स्टेशन (आईएसएस) पर एनआईसीईआर उपकरण से प्रेक्षण डेटा का भी उपयोग किया।
चित्र 1: एक एक्रीटिंग ब्लैक होल प्रणालियां का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व। 'मानक' अभिवृद्धि डिस्क (केपलेरियन प्रवाह) से उत्पन्न होने वाली सॉफ्ट एक्स-रे कोरोना के 'हॉट' इलेक्ट्रॉनों द्वारा उल्टे संयोजित हैं, और उच्च-ऊर्जा एक्स-रे का उत्पादन किया जाता है। चक्रवर्ती और तितरचुक 1995 से उद्धृत।
चित्र 2: एलएएक्सपीसी/एस्ट्रोसैट के साथ 8 और 13 सितंबर 2023 को मनाए गए विभिन्न एक्स-रे ऊर्जा बैंड में स्विफ्ट जे1717.8-1613 का पावर स्पेक्ट्रा उच्च ऊर्जा एक्स-रे में पुष्टि का पता लगाने के साथ क्यूपीओ आवृत्ति 1.4 हर्ट्ज से 2.6 हर्ट्ज तक विकसित हुई।
संदर्भ: