खगोल विज्ञान में सबसे अधिक दबाव वाले प्रश्नों में से एक ब्लैक होल से संबंधित है। हम जानते हैं कि सुपरनोवा के रूप में विस्फोट करने वाले बड़े तारे तारकीय द्रव्यमान वाले ब्लैक होल को अवशेष के रूप में छोड़ सकते हैं। और खगोल वैज्ञानिक उस प्रक्रिया को समझते हैं। लेकिन आकाशगंगा के केंद्र में धनु ए-स्टार (एसजीआर ए *,) जैसे सुपरमैसिव ब्लैक होल (एसएमबीएच) के बारे में क्या?
एसएमबीएच में एक अरब सौर द्रव्यमान हो सकते हैं। वे इतने बड़े कैसे हो जाते हैं?
हार्वर्ड सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स के वैज्ञानिकों का एक समूह उस प्रश्न पर कुछ प्रकाश डालने की कोशिश कर रहा है। उन्होंने ब्लैक होल की समझ को आगे बढ़ाने के लिए हार्वर्ड में एक अंतःविषय प्रयास ब्लैक होल इनिशिएटिव (बीएचआई) के हिस्से के रूप में एक सिमुलेशन बनाया है।
मुख्य प्रश्न यह है कि ब्लैक होल कैसे बढ़ते हैं? क्या यह अभिवृद्धि या विलय के माध्यम से है? ऐसा लगता है कि उत्तर 'दोनों। की तरह।'
'ब्लैक होल दो तरह से विकसित हो सकते हैं।'
डॉ फैबियो पकुची, हार्वर्ड सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स
ब्लैक होल प्रश्न का उत्तर देने के लिए वैज्ञानिकों की एक जोड़ी ने एक नया सैद्धांतिक मॉडल विकसित किया है। वे डॉ. एवी लोएब, हार्वर्ड में एक प्रोफेसर, और डॉ. फैबियो पकुची, एक खगोल भौतिक विज्ञानी सीएफए हैं। दोनों बीएचआई से जुड़े हैं। उनका मॉडल स्थानीय ब्रह्मांड को 10 रेडशिफ्ट तक, या मोटे तौर पर वर्तमान दिन से लगभग 13 अरब साल पहले तक कवर करता है।
उनके अनुकरण के अनुसार, दो कारक ब्लैक होल के विकास की अध्यक्षता करते हैं: उनका द्रव्यमान और उनका लाल शिफ्ट .
नए सिमुलेशन से पता चलता है कि हमारे करीब, छोटे ब्लैक होल ज्यादातर अभिवृद्धि से बढ़ रहे हैं, जबकि बड़े ब्लैक होल विलय के माध्यम से बढ़ते हैं। लेकिन दूर के ब्रह्मांड में, विपरीत सच है: छोटे ब्लैक होल विलय के माध्यम से बढ़ते हैं, जबकि बड़े ब्लैक होल अभिवृद्धि के माध्यम से बढ़ते हैं।
ब्लैक होल के विकास का एक नया अनुकरण विभिन्न परिदृश्यों में उनके बढ़ने के विभिन्न तरीकों को दर्शाता है। पास के ब्रह्मांड में, छोटे ब्लैक होल अभिवृद्धि से बढ़ते हैं, जबकि बड़े ब्लैक होल विलय के माध्यम से बढ़ते हैं। दूर के ब्रह्मांड में, विपरीत सच है: छोटे विलय के माध्यम से बढ़ते हैं, जबकि बड़े लोग अभिवृद्धि के माध्यम से बढ़ते हैं। छवि क्रेडिट: क्रेडिट: एम वीस
में एक प्रेस विज्ञप्ति पकुची ने इसे इस तरह समझाया: “ब्लैक होल दो तरह से विकसित हो सकते हैं। वे अपने आस-पास की जगह से द्रव्यमान एकत्र कर सकते हैं या वे एक दूसरे के साथ विलय कर सकते हैं, जिससे एक और विशाल ब्लैक होल बन सकता है, 'पकुची ने कहा। 'हम वर्तमान में मानते हैं कि पहला ब्लैक होल लगभग 13.5 अरब साल पहले सितारों की पहली आबादी के साथ बनना शुरू हुआ था।'
'यह समझना कि आकाशगंगाओं के साथ ब्लैक होल कैसे बने, बढ़े और सह-विकसित हुए, ब्रह्मांड की हमारी समझ और ज्ञान के लिए मौलिक है, और इस अध्ययन के साथ, हमारे पास पहेली का एक और टुकड़ा है।'
डॉ फैबियो पकुची, हार्वर्ड सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स
लेकिन यह सिर्फ जवाब की शुरुआत है। इसमें और भी बहुत कुछ है।
यह उत्तर विस्तार से यह नहीं बताता है कि हम इन छोटे 'बीज' ब्लैक होल से सबसे अधिक या सभी-आकाशगंगाओं के केंद्र में बड़े पैमाने पर मठों तक कैसे पहुंचते हैं: सुपरमैसिव ब्लैक होल।
पकुची के पास कहने के लिए और भी कुछ है: 'हम न केवल प्रकाश का पता लगाकर बल्कि गुरुत्वाकर्षण तरंगों के माध्यम से उनके इतिहास को बाधित कर सकते हैं, स्पेसटाइम में तरंगें जो उनके विलय का उत्पादन करती हैं।'
एक ब्लैक होल छींकने के लिए कुछ भी नहीं है। जब इनमें से दो राक्षस विलीन हो जाते हैं, तो वे अंतरिक्ष समय में गुरुत्वाकर्षण तरंगें, लंबी-सिद्धांतित वक्रताएँ भेजते हैं जिन्हें अंततः पता चला था चार वर्ष पहले .
पकुची और लोएब का काम ब्लैक होल के पिछले अध्ययनों पर भी टिका हुआ है, यह दर्शाता है कि ब्लैक होल जो कि अभिवृद्धि के माध्यम से बढ़ते हैं, विलय के माध्यम से बढ़ने वाले ब्लैक होल की तुलना में उज्जवल होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि जैसे ही वे पदार्थ को जमा करते हैं, मामला एक अभिवृद्धि डिस्क में छेद के चारों ओर घूमता है। यह सामग्री को गर्म करता है, जिससे यह विकिरण उत्सर्जित करता है।
आकाशगंगा के केंद्र में सुपरमैसिव ब्लैक होल का चित्रण, इसकी घूर्णन अभिवृद्धि डिस्क से घिरा हुआ है। श्रेय: एनआरएओ/एयूआई/एनएसएफ
'रोटेशन, या स्पिन की दर के रूप में, ब्लैक होल के आसपास के क्षेत्र के चमकने के तरीके को मौलिक रूप से प्रभावित करता है, ब्लैक होल की मुख्य विकास पद्धति का अध्ययन हमें एक स्पष्ट तस्वीर प्रदान करने में मदद करता है कि ये स्रोत कितने उज्ज्वल हो सकते हैं। हम पहले से ही जानते हैं कि पदार्थ ब्लैक होल के घटना क्षितिज की ओर गिरता है और जैसे-जैसे यह गति करता है, यह भी गर्म होता है, और यह गैस विकिरण का उत्सर्जन करना शुरू कर देती है, ”पकुची ने कहा।
'एक ब्लैक होल जितना अधिक पदार्थ जमा करेगा, वह उतना ही उज्जवल होगा; इसलिए हम सुपरमैसिव ब्लैक होल जैसी दूर की वस्तुओं का निरीक्षण करने में सक्षम हैं,' पकुची ने जारी रखा। 'वे सूर्य की तुलना में एक अरब गुना अधिक विशाल हैं, और वे भारी मात्रा में विकिरण उत्सर्जित करने में सक्षम हैं ताकि हम उन्हें अरबों प्रकाश वर्ष की दूरी से भी देख सकें।'
लेकिन भले ही ब्लैक होल ऐसे क्षेत्र में हो जहां पदार्थ की कमी हो जो उसकी अभिवृद्धि डिस्क को खिला सके, फिर भी यह आकाशगंगा विलय के माध्यम से विकसित हो सकता है। बढ़ी हुई चमक के बजाय, ब्लैक होल विलय गुरुत्वाकर्षण तरंगों का कारण बनता है।
जब ब्लैक होल की बात आती है तो एक अन्य केंद्रीय प्रश्न आकाशगंगाओं के केंद्र में एसएमबीएच से संबंधित होता है। 'हम मानते हैं कि प्रत्येक आकाशगंगा के केंद्र में एक विशाल ब्लैक होल होता है, जो अपने मेजबान में सितारों के गठन को नियंत्रित करता है,' पकुची ने कहा। 'यह समझना कि आकाशगंगाओं के साथ ब्लैक होल कैसे बने, बढ़े और सह-विकसित हुए, ब्रह्मांड की हमारी समझ और ज्ञान के लिए मौलिक है, और इस अध्ययन के साथ, हमारे पास पहेली का एक और टुकड़ा है।'
बाइनरी ब्लैक होल के विलय की कलाकार की छाप। फरवरी 2016 में, LIGO ने पहली बार गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाया। जैसा कि इस कलाकार के चित्रण में दर्शाया गया है, गुरुत्वाकर्षण तरंगें ब्लैक होल को मिलाकर बनाई गई थीं। तीसरा पता लगाने की अभी घोषणा की गई थी, जब दो ब्लैक होल विलय हो गए थे। क्रेडिट: एलआईजीओ/ए. साइमननेट।
मॉडलों पर संदेह करना आसान है, और उनका मूल्य क्या है। लेकिन वैज्ञानिक मॉडलिंग योजना बनाने में महत्वपूर्ण है। इस मामले में, यह एक सैद्धांतिक ढांचा प्रदान करता है जिसकी और जांच की जा सकती है, और भविष्य में चीजों का निरीक्षण करने के तरीके में कुछ मार्गदर्शन भी प्रदान करता है। और इस मॉडल का पहले ही आंशिक रूप से परीक्षण किया जा चुका है, जिसके अच्छे परिणाम मिले हैं।
पक्की ने कहा, 'हमने पहले से ही अपने मॉडल का परीक्षण पास के ब्लैक होल के डेटा के साथ किया है, जिससे बहुत उत्साहजनक परिणाम प्राप्त हुए हैं।' 'इस अध्ययन में हमारा लक्ष्य वैज्ञानिक समुदाय को एक सिद्धांत प्रदान करना था जो बताता है कि ब्रह्मांड के विकास के दौरान ब्लैक होल कैसे विकसित हुए होंगे। यह भविष्य के अंतरिक्ष दूरबीनों के साथ अवलोकन संबंधी रणनीतियों के बारे में निर्णयों को सूचित करेगा, साथ ही उन मॉडलों के लिए आधार तैयार करेगा जो ब्रह्मांड के विकास के अन्य पहलुओं का वर्णन करते हैं।'
उन भविष्य के अंतरिक्ष दूरबीनों में से एक है LISA—the लेजर इंटरफेरोमीटर स्पेस एंटीना . LISA एक यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ESA) मिशन है जिसे गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने और मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है। LISA एक तीन-अंतरिक्ष यान प्रणाली होगी जो एक त्रिभुज बनाती है, जिसकी प्रत्येक भुजा 2.5 मिलियन किमी (1.55 मिलियन मील) लंबी होती है। तीनों के बीच की दूरी को ठीक से नियंत्रित किया जाएगा। त्रिभुज की भुजाओं को बनाने वाले लेज़रों द्वारा किसी भी गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाया जाएगा।
ईएसए के एलआईएसए अंतरिक्ष यान का एक उदाहरण, जिसे ब्लैक होल विलय और अन्य घटनाओं से गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इमेज क्रेडिट: NASA द्वारा - NASA, पब्लिक डोमेन, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10372273
ब्लैक होल के क्षेत्र में भविष्य उज्ज्वल है। वैज्ञानिक अधिक से अधिक विलय का पता लगा रहे हैं। NS घटना क्षितिज टेलीस्कोप हाल ही में पहली बार एक छवि। आखिरकार, हमें इस बात की बेहतर समझ होगी कि एसएमबीएच अपनी आकाशगंगाओं में तारकीय निर्माण में क्या भूमिका निभाते हैं। हम यह भी बेहतर ढंग से समझ सकते हैं कि वे कैसे विलय करते हैं, और वे इतने बड़े पैमाने पर कैसे बढ़ते हैं।
लोएब भी भविष्य को लेकर आशावादी है। 'हमें ब्लैक होल की ब्रह्मांडीय नर्सरी में आश्चर्यजनक रूप से बड़े 'शिशु' मिलते हैं, लेकिन आने वाले दशकों में हम यह पता लगाएंगे कि उनके माता-पिता कौन थे।'