खगोलविद एक सफेद बौने के द्रव्यमान को मापते हैं, और साबित करते हैं कि आइंस्टीन सही थे ... फिर से

एक सदी से अधिक समय हो गया है जब आइंस्टीन प्राथमिकी ने उनका प्रस्ताव रखा था सामान्य सापेक्षता का सिद्धांत , पूरे ब्रह्मांड में गुरुत्वाकर्षण बड़े पैमाने पर कैसे काम करता है, इसके लिए उनका अभूतपूर्व प्रस्ताव। और फिर भी, उस समय के बाद भी, प्रयोग अभी भी किए जा रहे हैं जो बताते हैं कि आइंस्टीन के क्षेत्र समीकरण पैसे पर सही थे। और कुछ मामलों में, पुराने प्रयोग नए उपयोग ढूंढ रहे हैं, जिससे खगोलविदों को अन्य खगोलीय रहस्यों को खोलने में मदद मिल रही है।

मामले में मामला: हबल स्पेस टेलीस्कोप का उपयोग करते हुए, नासा के खगोलविदों ने एक सदी पुरानी परीक्षा दोहराई एक सफेद बौने तारे के द्रव्यमान को निर्धारित करने के लिए सामान्य सापेक्षता का। अतीत में, इस परीक्षण का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता था कि यह किसी पृष्ठभूमि तारे से प्रकाश को कैसे विक्षेपित करता है। इस मामले में, इसका उपयोग किसी तारे के जले हुए अवशेषों की संरचना और संरचना के बारे में सिद्धांतों में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करने के लिए किया गया था।

सफेद बौने वे होते हैं जो अपने परमाणु ईंधन को समाप्त करने के बाद अपने जीवन काल के मुख्य अनुक्रम से बाहर निकलने के बाद एक तारे के रूप में बन जाते हैं। इसके बाद तारा अपनी अधिकांश बाहरी सामग्री को बाहर निकालता है, आमतौर पर एक बड़े विस्फोट (उर्फ सुपरनोवा) के माध्यम से। पीछे जो बचा है वह एक छोटा और अत्यधिक घना (न्यूट्रॉन तारे के बाद दूसरा) है जो एक अविश्वसनीय गुरुत्वाकर्षण बल लगाता है।

चित्रण से पता चलता है कि कैसे एक सफेद बौने तारे का गुरुत्वाकर्षण अंतरिक्ष को विकृत करता है और एक दूर के तारे के प्रकाश को उसके पीछे मोड़ देता है। श्रेय: NASA, ESA, और ए. फ़ील्ड (STScI)

यह विशेषता वह है जो सफेद बौनों को सामान्य सापेक्षता के परीक्षण के लिए एक अच्छा साधन बनाती है। यह मापकर कि वे एक पृष्ठभूमि तारे से प्रकाश को कितना विक्षेपित करते हैं, खगोलविद अंतरिक्ष-समय की वक्रता पर गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव को देखने में सक्षम हैं। यह ठीक वैसा ही है जैसा 1919 में ब्रिटिश खगोलशास्त्री सर आर्थर एडिंगटन ने किया था, जब उन्होंने यह निर्धारित करने के लिए एक अभियान का नेतृत्व किया था कि सूर्य के गुरुत्वाकर्षण ने सूर्य ग्रहण के दौरान एक पृष्ठभूमि तारे के प्रकाश को कितना विक्षेपित किया।

गुरुत्वाकर्षण माइक्रोलेंसिंग के रूप में जाना जाता है, इसी प्रयोग को नासा की टीम द्वारा दोहराया गया था। का उपयोग करते हुए हबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी , उन्होंने दो साल की अवधि के दौरान सात अलग-अलग मौकों पर स्टीन 2051B - पृथ्वी से सिर्फ 17 प्रकाश-वर्ष की दूरी पर स्थित एक सफेद बौना - का अवलोकन किया। इस अवधि के दौरान, यह लगभग 5000 प्रकाश-वर्ष दूर स्थित एक पृष्ठभूमि तारे के सामने से गुजरा, जिसने तारे के प्रकाश के मार्ग में एक दृश्य विचलन उत्पन्न किया।

परिणामी विचलन अविश्वसनीय रूप से छोटा था - इसकी वास्तविक स्थिति से केवल 2 मिलीसेकंड - और केवल ऑप्टिकल रिज़ॉल्यूशन के लिए धन्यवाद था हबल का वाइड फील्ड कैमरा 3 (डब्ल्यूएफसी3)। हबल से पहले के उपकरणों का उपयोग करके इस तरह के विचलन का पता लगाना असंभव होता। और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि परिणाम एक सदी पहले आइंस्टीन की भविष्यवाणी के अनुरूप थे।

कैलाश साहू, एक खगोलशास्त्री के रूप में अंतरिक्ष दूरबीन विज्ञान संस्थान (STScI) और परियोजना के प्रमुख शोधकर्ता, नासा की एक प्रेस विज्ञप्ति में समझाया गया है, यह विधि किसी तारे के द्रव्यमान का परीक्षण करने का एक प्रभावी तरीका भी है। 'यह माइक्रोलेंसिंग विधि एक तारे के द्रव्यमान को निर्धारित करने का एक बहुत ही स्वतंत्र और सीधा तरीका है,' उन्होंने कहा। 'यह तारे को एक पैमाने पर रखने जैसा है: विक्षेपण पैमाने पर सुई की गति के अनुरूप है।'

सफेद बौने तारे स्टीन 2051B को एक दूर के पृष्ठभूमि वाले तारे के सामने से गुजरते हुए दिखाने वाला एनिमेशन। क्रेडिट: नासा

विक्षेपण माप ने सफेद बौने तारे के द्रव्यमान से संबंधित अत्यधिक सटीक परिणाम प्राप्त किए - सूर्य के द्रव्यमान का लगभग 68 प्रतिशत (उर्फ 0.68 सौर द्रव्यमान) - जो सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के अनुरूप भी था। यह अत्यधिक महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह दूर के सितारों के द्रव्यमान को निर्धारित करने के लिए एक नई और दिलचस्प विधि का द्वार खोलता है जिसमें साथी नहीं होते हैं।

अतीत में, खगोलविदों ने आमतौर पर द्विआधारी जोड़े को देखकर और उनकी कक्षीय गतियों की गणना करके सितारों के द्रव्यमान का निर्धारण किया है। बहुत कुछ उसी तरह रेडियल वेग माप खगोलविदों द्वारा यह निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है कि क्या किसी ग्रह में एक्सोप्लैनेट की एक प्रणाली है, दो सितारों के एक-दूसरे पर पड़ने वाले प्रभाव को मापने के लिए यह निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है कि प्रत्येक के पास कितना द्रव्यमान है।

इस प्रकार खगोलविदों ने सीरियस स्टार सिस्टम के द्रव्यमान का निर्धारण किया, जो पृथ्वी से लगभग 8.6 प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित है। इस बाइनरी स्टार सिस्टम में एक सफेद सुपरजायंट (सीरियस ए) और एक सफेद बौना साथी (सीरियस बी) होता है जो 5.5 किमी/सेकेंड के रेडियल वेग के साथ एक-दूसरे की कक्षा में होते हैं। इन मापों ने खगोलविदों को यह निर्धारित करने में मदद की कि सीरियस ए का द्रव्यमान लगभग 2.02 सौर द्रव्यमान है जबकि सीरियस बी का वजन 0.978 सौर द्रव्यमान है।

और जबकि स्टीन 2051B में एक साथी (एक चमकदार लाल बौना) है, खगोलविद इसके द्रव्यमान को सटीक रूप से नहीं माप सकते क्योंकि तारे बहुत दूर हैं - कम से कम 8 बिलियन किमी (5 बिलियन मील)। इसलिए, इस पद्धति का उपयोग भविष्य में जहां कहीं भी साथी तारे अनुपलब्ध या बहुत दूर हैं, वहां किया जा सकता है। हबल टिप्पणियों ने टीम को इस सिद्धांत को स्वतंत्र रूप से सत्यापित करने में भी मदद की कि एक सफेद बौने की त्रिज्या उसके द्रव्यमान से निर्धारित की जा सकती है।

सीरियस (एक सफेद सुपरजायंट) के चारों ओर कक्षा में एक सफेद बौने तारे द्वारा बनाई गई बाइनरी जोड़ी की कलाकार की छाप। श्रेय: NASA, ESA और G. बेकन (STScI)

यह सिद्धांत पहली बार 1935 में भारतीय-अमेरिकी खगोलशास्त्री सुब्रह्मण्यम चंद्रशेखर द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जिनके सितारों (और ब्लैक होल) के विकास पर सैद्धांतिक कार्य ने उन्हें 1983 में भौतिकी के लिए नोबेल पुरस्कार दिलाया था। वे खगोलविदों को आंतरिक के बारे में अधिक जानने में भी मदद कर सकते थे। सफेद बौनों की रचना। लेकिन WFC3 जैसे परिष्कृत उपकरण के साथ भी, इन मापों को प्राप्त करना कठिनाइयों के अपने हिस्से के बिना नहीं था।

जे एंडरसन के रूप में, एसटीएससीआई के एक खगोलशास्त्री जिन्होंने हबल छवियों में सितारों की स्थिति को सटीक रूप से मापने के लिए विश्लेषण का नेतृत्व किया, ने समझाया:

'स्टीन 2051B दूर के पृष्ठभूमि वाले तारे की तुलना में 400 गुना अधिक चमकीला दिखाई देता है। तो अत्यंत छोटे विक्षेपण को मापना एक प्रकाश बल्ब के बगल में एक जुगनू को देखने की कोशिश करने जैसा है। कीट की गति बहुत कम होती है, और प्रकाश बल्ब की चमक से कीट को हिलते हुए देखना मुश्किल हो जाता है।'

डॉ. साहू ने कल (7 जून) को अपनी टीम के निष्कर्ष प्रस्तुत किए अमेरिकन एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी ऑस्टिन, टेक्सास में बैठक। टीम का परिणाम भी जर्नल में दिखाई देगाविज्ञान9 जून को। और भविष्य में, शोधकर्ताओं ने हमारे सौर मंडल के निकटतम तारकीय पड़ोसी और पृथ्वी के निकटतम एक्सोप्लैनेट (प्रॉक्सिमा बी) के घर, प्रॉक्सिमा सेंटॉरी पर एक समान माइक्रोलेंसिंग अध्ययन करने के लिए हबल का उपयोग करने की योजना बनाई है।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि यह किसी भी तरह से एकमात्र आधुनिक प्रयोग नहीं है जिसने आइंस्टीन के सिद्धांतों को मान्य किया है। हाल के वर्षों में, सामान्य सापेक्षता की पुष्टि किसकी टिप्पणियों के माध्यम से की गई है? तेजी से घूमने वाली पल्सर , के 3डी सिमुलेशन ब्रह्मांडीय विकास , और (सबसे महत्वपूर्ण) की खोज गुरुत्वाकर्षण लहरों . मृत्यु में भी, आइंस्टीन अभी भी खगोल भौतिकी में महत्वपूर्ण योगदान दे रहे हैं!

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