लगभग एक सदी पहले, वैज्ञानिकों ने यह महसूस करना शुरू किया कि पृथ्वी के वायुमंडल में हम जो कुछ विकिरण का पता लगाते हैं, वह मूल रूप से स्थानीय नहीं है। इसने अंततः कॉस्मिक किरणों, उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन और परमाणु नाभिक की खोज को जन्म दिया जो उनके इलेक्ट्रॉनों से छीन लिए गए और सापेक्ष गति (प्रकाश की गति के करीब) में त्वरित हो गए। हालांकि, इस अजीब (और संभावित घातक) घटना के आसपास अभी भी कई रहस्य हैं।
इसमें . के बारे में प्रश्न शामिल हैं उनकी उत्पत्ति और कैसे ब्रह्मांडीय किरणों (प्रोटॉन) के मुख्य घटक को इतने उच्च वेग में त्वरित किया जाता है। नागोया विश्वविद्यालय के नेतृत्व में नए शोध के लिए धन्यवाद, वैज्ञानिकों ने पहली बार सुपरनोवा अवशेष में उत्पादित ब्रह्मांडीय किरणों की मात्रा निर्धारित की है। इस शोध ने 100 साल के रहस्य को सुलझाने में मदद की है और यह निर्धारित करने की दिशा में एक बड़ा कदम है कि ब्रह्मांडीय किरणें कहां से आती हैं।
जबकि वैज्ञानिक यह मानते हैं कि ब्रह्मांडीय किरणें कई स्रोतों से उत्पन्न होती हैं - हमारे सूर्य, सुपरनोवा, गामा-रे बर्स्ट (जीआरबी), और सक्रिय गांगेय नाभिक (उर्फ। क्वासर) - उनकी सटीक उत्पत्ति एक रहस्य रही है क्योंकि उन्हें पहली बार 1912 में खोजा गया था। इसी तरह, खगोलविदों ने सिद्धांत दिया है कि सुपरनोवा अवशेष (सुपरनोवा विस्फोटों के बाद के प्रभाव) उन्हें प्रकाश की गति के लगभग तेज करने के लिए जिम्मेदार हैं।
उच्च-ऊर्जा कणों की वर्षा तब होती है जब ऊर्जावान ब्रह्मांडीय किरणें पृथ्वी के वायुमंडल के शीर्ष पर टकराती हैं। 1912 में अप्रत्याशित रूप से ब्रह्मांडीय किरणों की खोज की गई थी। चित्रण क्रेडिट: साइमन स्वॉर्डी (यू. शिकागो), नासा।
जैसे ही वे हमारी आकाशगंगा के माध्यम से यात्रा करते हैं, ब्रह्मांडीय किरणें इंटरस्टेलर माध्यम (आईएसएम) के रासायनिक विकास में एक भूमिका निभाती हैं। जैसे, आकाशगंगाओं का विकास कैसे होता है, यह समझने के लिए उनकी उत्पत्ति को समझना महत्वपूर्ण है। हाल के वर्षों में, बेहतर अवलोकनों ने कुछ वैज्ञानिकों को यह अनुमान लगाने के लिए प्रेरित किया है कि सुपरनोवा अवशेष ब्रह्मांडीय किरणों को जन्म देते हैं क्योंकि प्रोटॉन वे आईएसएम में प्रोटॉन के साथ बहुत उच्च ऊर्जा (वीएचई) गामा किरण बनाने के लिए बातचीत करते हैं।
हालाँकि, गामा-किरणें भी इलेक्ट्रॉनों द्वारा निर्मित होती हैं जो ISM में फोटॉन के साथ परस्पर क्रिया करती हैं, जो कि कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (CMB) से अवरक्त फोटॉन या विकिरण के रूप में हो सकती हैं। इसलिए, कॉस्मिक किरणों की उत्पत्ति का निर्धारण करने के लिए कौन सा स्रोत अधिक है, यह निर्धारित करना सर्वोपरि है। इस पर प्रकाश डालने की आशा करते हुए, शोध दल - जिसमें नागोया विश्वविद्यालय के सदस्य शामिल थे, जापान की राष्ट्रीय खगोलीय वेधशाला (NAOJ), और एडिलेड विश्वविद्यालय, ऑस्ट्रेलिया - ने सुपरनोवा अवशेष RX J1713.7?3946 (RX J1713) का अवलोकन किया।
उनके शोध की कुंजी इंटरस्टेलर स्पेस में गामा-किरणों के स्रोत को मापने के लिए विकसित उपन्यास दृष्टिकोण था। पिछले अवलोकनों से पता चला है कि आईएसएम में प्रोटॉन के अन्य प्रोटॉन के साथ टकराने के कारण वीएचई गामा-किरणों की तीव्रता इंटरस्टेलर गैस घनत्व के समानुपाती होती है, जो रेडियो-लाइन इमेजिंग का उपयोग करके स्पष्ट है। दूसरी ओर, ISM में फोटॉन के साथ इलेक्ट्रॉनों की बातचीत के कारण होने वाली गामा-किरणें भी इलेक्ट्रॉनों से गैर-थर्मल एक्स-रे की तीव्रता के समानुपाती होने की उम्मीद है।
अपने अध्ययन के लिए, टीम ने नामीबिया में स्थित एक वीएचई गामा-रे वेधशाला (और मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स द्वारा संचालित) हाई एनर्जी स्टीरियोस्कोपिक सिस्टम (HESS) द्वारा प्राप्त आंकड़ों पर भरोसा किया। इसके बाद उन्होंने इसे ईएसए के एक्स-रे मल्टी-मिरर मिशन (एक्सएमएम-न्यूटन) वेधशाला द्वारा प्राप्त एक्स-रे डेटा और इंटरस्टेलर माध्यम में गैस के वितरण पर डेटा के साथ जोड़ा।
गामा-किरणों बनाम इलेक्ट्रॉनों (शीर्ष) द्वारा उत्पादित कॉस्मिक किरणें, और एचईएसएस और एक्सएमएम-न्यूटन अवलोकन (नीचे) द्वारा प्राप्त डेटा। श्रेय: खगोल भौतिकी प्रयोगशाला/नागोया विश्वविद्यालय
फिर उन्होंने सभी तीन डेटा सेटों को संयोजित किया और निर्धारित किया कि प्रोटॉन में कॉस्मिक किरणों का 67 ± 8% हिस्सा होता है जबकि कॉस्मिक-रे इलेक्ट्रॉनों का 33 ± 8% होता है - लगभग 70/30 विभाजन। ये निष्कर्ष अभूतपूर्व हैं क्योंकि वे पहली बार हैं कि ब्रह्मांडीय किरणों की संभावित उत्पत्ति की मात्रा निर्धारित की गई है। वे आज तक के सबसे निश्चित प्रमाण भी बनाते हैं कि सुपरनोवा अवशेष ब्रह्मांडीय किरणों का स्रोत हैं।
ये परिणाम यह भी प्रदर्शित करते हैं कि प्रोटॉन से गामा-किरणें गैस-समृद्ध इंटरस्टेलर क्षेत्रों में अधिक आम हैं, जबकि इलेक्ट्रॉनों के कारण गैस-गरीब क्षेत्रों में वृद्धि हुई है। यह कई शोधकर्ताओं की भविष्यवाणी का समर्थन करता है, जो कि आईएसएम के विकास को प्रभावित करने के लिए दो तंत्र एक साथ काम करते हैं। कहा एमेरिटस प्रोफेसर यासुओ फुकुई, जो अध्ययन के प्रमुख लेखक थे:
'अंतर्राष्ट्रीय सहयोग के बिना यह उपन्यास पद्धति पूरी नहीं हो सकती थी। [इसे] मौजूदा वेधशालाओं के अलावा अगली पीढ़ी के गामा-रे टेलीस्कोप सीटीए (चेरेनकोव टेलीस्कोप एरे) का उपयोग करके अधिक सुपरनोवा अवशेषों पर लागू किया जाएगा, जो ब्रह्मांडीय किरणों की उत्पत्ति के अध्ययन को काफी आगे बढ़ाएंगे।
इस परियोजना का नेतृत्व करने के अलावा, फुकुई 2003 से इंटरस्टेलर गैस वितरण को मापने के लिए काम कर रहा है नैन्टेन रेडियो दूरबीन लास कैम्पानास वेधशाला चिली और में ऑस्ट्रेलिया टेलीस्कोप कॉम्पैक्ट ऐरे . एडिलेड विश्वविद्यालय के प्रोफेसर गेविन रोवेल और डॉ. सबरीना आइनेके (अध्ययन पर सह-लेखक) और एच.ई.एस.एस. टीम, गामा-रे वेधशालाओं का स्थानिक संकल्प और संवेदनशीलता आखिरकार उस बिंदु पर पहुंच गई है जहां दोनों के बीच तुलना करना संभव है।
इस बीच, एनएओजे के सह-लेखक डॉ हिदेतोशी सानो ने एक्सएमएम-न्यूटन वेधशाला से अभिलेखीय डेटासेट के विश्लेषण का नेतृत्व किया। इस संबंध में, यह अध्ययन यह भी दर्शाता है कि कैसे अंतर्राष्ट्रीय सहयोग और डेटा-साझाकरण सभी प्रकार के अत्याधुनिक शोध को सक्षम कर रहे हैं। बेहतर उपकरणों के साथ, बेहतर तरीके और सहयोग के अधिक अवसर एक ऐसे युग की ओर ले जा रहे हैं जहाँ खगोलीय खोज एक नियमित घटना होती जा रही है!
आगे की पढाई: नागोया विश्वविद्यालय , द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल