जब 1967 में पहली बार पल्सर की खोज की गई, तो उनके लयबद्ध रेडियो-तरंग स्पंदन एक रहस्य थे। कुछ लोगों ने सोचा कि उनके रेडियो बीम अलौकिक मूल के होने चाहिए।
हमने तब से बहुत कुछ सीखा है। हम जानते हैं कि पल्सर चुम्बकित होते हैं, घूर्णन करने वाले न्यूट्रॉन तारे। हम जानते हैं कि वे बहुत तेजी से घूमते हैं, उनके चुंबकीय ध्रुव अंतरिक्ष में रेडियो तरंगों के व्यापक बीम भेजते हैं। और अगर उनका लक्ष्य सही तरीके से है, तो हम उन्हें रेडियो तरंगों के स्पंद के रूप में 'देख' सकते हैं, भले ही रेडियो तरंगें स्थिर हों। वे लाइटहाउस की तरह हैं।
लेकिन सटीक तंत्र जो उस विद्युत चुम्बकीय विकिरण को बनाता है वह एक रहस्य बना हुआ है।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने यह पता लगा लिया होगा कि यह सब कैसे काम करता है। इसका संबंध गामा किरणों, इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन और दोलनशील विद्युत क्षेत्रों से है।
एक नया पत्र जिसका शीर्षक है ' पल्सर रेडियो उत्सर्जन की उत्पत्ति 'इन नए परिणामों को प्रस्तुत करता है। पेपर के मुख्य लेखक अलेक्जेंडर फिलिप्पोव हैं, जो फ्लैटिरॉन इंस्टीट्यूट के सेंटर फॉर कम्प्यूटेशनल एस्ट्रोफिजिक्स में एक सहयोगी शोध वैज्ञानिक हैं। काम में प्रकाशित किया गया है अमेरिकन फिजिकल सोसाइटी की भौतिकी पत्रिका.
यह सब पल्सर के केंद्र में न्यूट्रॉन स्टार से शुरू होता है।
जब एक विशाल तारा, 10 और 29 सौर द्रव्यमान के बीच, सुपरनोवा के रूप में ढह जाता है और फट जाता है, तो यह एक न्यूट्रॉन तारे को पीछे छोड़ देता है। एक न्यूट्रॉन स्टार आगे कोई संलयन नहीं करता है, और तीव्र गुरुत्वाकर्षण का प्रभुत्व बन जाता है। शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण तारे में परमाणु बंधनों को अभिभूत कर देता है, लगभग हर चीज को न्यूट्रॉन में कुचल देता है। लेकिन न्यूट्रॉन तारा अपने पूर्वज तारे से कुछ महत्वपूर्ण रखता है: घूर्णी बल।
अब, न्यूट्रॉन स्टार के पास अपने पूर्वज की तुलना में बहुत कम मात्रा (और द्रव्यमान) है, और एक फिगर स्केटर की तरह जो कताई करते समय अपनी बाहों को खींचता है, स्पिन दर बढ़ जाती है। इसे '' कहा जाता है कोणीय गति का संरक्षण 'एक अवधारणा जो खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी में बार-बार सामने आती है।
तो अब हमारे पास एक न्यूट्रॉन तारा है जो एक सेकंड में सैकड़ों बार घूम रहा है। वह तेजी से घूमने से बहुत शक्तिशाली विद्युत क्षेत्र बनते हैं, सबसे शक्तिशाली जिन्हें हम जानते हैं, जो तारे की सतह से इलेक्ट्रॉनों को फाड़ते हैं। वही क्षेत्र उन इलेक्ट्रॉनों को उच्च वेग में गति प्रदान करते हैं।
पल्सर का योजनाबद्ध दृश्य। बीच का गोला न्यूट्रॉन तारे का प्रतिनिधित्व करता है, वक्र चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं को दर्शाता है, उभरे हुए शंकु उत्सर्जन बीम का प्रतिनिधित्व करते हैं और हरी रेखा उस अक्ष का प्रतिनिधित्व करती है जिस पर तारा घूमता है। चूंकि क्षेत्र रेखाएं रोटेशन अक्ष के साथ गलत संरेखित हैं, हम देखते हैं कि एक पल्सर रेडियो उत्सर्जन के तेजी से चमकते स्रोत के रूप में है, यदि चुंबकीय ध्रुव पृथ्वी की ओर उन्मुख होते हैं। छवि क्रेडिट: उपयोगकर्ता द्वारा: Mysid, उपयोगकर्ता: Jm smits - Mysid द्वारा इंकस्केप में निर्मित, en:Image:Pulsar schematic.jpg द्वारा रॉय स्मट्स।, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/ पर आधारित है। w/index.php?curid=2612701
इलेक्ट्रॉनों को इतनी शक्तिशाली रूप से त्वरित किया जाता है कि वे उत्सर्जित करते हैं गामा विकिरण . लेकिन पल्सर में एक अत्यंत शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र भी होता है, और वह क्षेत्र गामा किरणों को फिर से अवशोषित कर लेता है। वह पुन: अवशोषण इलेक्ट्रॉनों और उनके विरोधी पदार्थ समकक्षों, पॉज़िट्रॉन से मिलकर प्लाज्मा की एक और बाढ़ पैदा करता है। वह प्लाज्मा फिर मैग्नेटोस्फीयर को भर देता है।
'फोटॉन जोड़े का उत्पादन करते हैं जो अधिक फोटॉन को विकीर्ण करते हैं जो अधिक जोड़े उत्पन्न करते हैं, जिससे घने प्लास्मा होते हैं।'
एलिस के. हार्डिंग, एस्ट्रोफिजिसिस्ट, नासा का गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर।
एक पल्सर में, चुंबकीय क्षेत्र इतने मजबूत होते हैं, और गामा-रे फोटॉन इतने ऊर्जावान होते हैं कि इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन का उत्पादन बेहद कुशल होता है। भौतिकविदों को लगता है कि यह फोटॉन और इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन प्लाज्मा के कैस्केड का उत्पादन कर सकता है। 'फोटॉन जोड़े का उत्पादन करते हैं जो अधिक फोटॉन का विकिरण करते हैं जो अधिक जोड़े का उत्पादन करते हैं, जिससे घने प्लास्मा होते हैं,' एलिस के। हार्डिंग एक में लिखते हैं कमेंट्री प्रकाशित एपीएस भौतिकी में। हार्डिंग नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर में एक खगोल भौतिकीविद् हैं।
'ये क्षेत्र इतने मजबूत हैं, और वे इतने हिंसक रूप से मुड़ते और फिर से जुड़ते हैं, कि वे अनिवार्य रूप से आइंस्टीन के E = mc के समीकरण को लागू करते हैं।2और ऊर्जा से पदार्थ और एंटीमैटर का निर्माण करें, ”पुर्तगाल के लिस्बन में इंस्टीट्यूटो सुपीरियर टेक्निको में प्रोफेसर लुइस सिल्वा ने कहा, जो इस अध्ययन में शामिल नहीं थे।
इस छवि में नीला बिंदु एक ऊर्जावान पल्सर के स्थान को चिह्नित करता है - तारे का चुंबकीय, घूमता हुआ कोर जो एक सुपरनोवा विस्फोट में उड़ा। नासा के नुस्टार ने पल्सर की खोज उसके टेल्टेल पल्स की पहचान करके की। छवि क्रेडिट: NASA/JPL-कैल्टेक/एसएओ
लेकिन इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन दोनों आवेशित कण हैं, और वे अपने स्वयं के विद्युत क्षेत्र बनाते हैं जिनका पल्सर के विद्युत क्षेत्र पर प्रभाव पड़ता है। पल्सर का विद्युत क्षेत्र तब इतना कमजोर हो जाता है कि वह नकारात्मक और सकारात्मक के बीच दोलन करने लगता है।
तो अब एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र के साथ एक न्यूट्रॉन तारा है, और एक डगमगाने वाला, दोलन करने वाला विद्युत क्षेत्र है। वे दो क्षेत्र परस्पर क्रिया करते हैं, और परिणाम विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा की तरंगें हैं जिन्हें रेडियो तरंगों के रूप में अंतरिक्ष में भेजा जाता है। यह तभी होता है जब चुंबकीय क्षेत्र और विद्युत क्षेत्र संरेखित न हों।
इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने इन कारकों का अनुकरण किया, और उनके सिमुलेशन द्वारा उत्पन्न ऊर्जा पल्सर से देखी गई ऊर्जा से मेल खाती है। एक प्रेस विज्ञप्ति में, प्रमुख लेखक फिलिप्पोव ने इस प्रक्रिया की तुलना बिजली से की, जिसमें रेडियो तरंग उत्सर्जन को 'आफ्टर-ग्लो' बताया गया।
'प्रक्रिया बहुत कुछ बिजली की तरह है,' अध्ययन के प्रमुख लेखक अलेक्जेंडर फिलिपोव ने कहा। 'कहीं से भी, आपके पास इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन के एक बादल का उत्पादन करने वाला एक शक्तिशाली निर्वहन होता है, और फिर, एक आफ्टरग्लो के रूप में, विद्युत चुम्बकीय तरंगें होती हैं।' जापानी वैज्ञानिकों की एक टीम ने पाया कि बिजली पैदा करती है 2017 में गामा किरणें और विरोधी पदार्थ .
पल्सर की तरह, बिजली गामा किरणें और एंटीमैटर भी पैदा कर सकती है। जापानी वैज्ञानिकों ने 2017 में इस प्रक्रिया की खोज की। छवि क्रेडिट: क्योटो विश्वविद्यालय/तेरुआकी एनोटो
हालाँकि, इस अध्ययन के लिए एक चेतावनी है। भले ही टीम के सिमुलेशन द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा पल्सर से देखी गई ऊर्जा से मेल खाती हो, लेकिन एक विसंगति है। सिमुलेशन में कण ऊर्जा वास्तविक पल्सर की तुलना में बहुत कम है। इसलिए भले ही परिणाम आशाजनक हों, लेकिन इसमें कुछ संभावित छेद हैं।
काम पर अपनी टिप्पणी में, हार्डिंग का कहना है कि टीम का मॉडल 'बहुत अधिक' खिलौना 'मॉडल बना हुआ है क्योंकि यह कण ऊर्जा को वास्तविक पल्सर की तुलना में काफी कम मूल्यों तक सीमित करता है।' यह निंदा नहीं है, केवल मॉडल की सीमाओं और उसके परिणामों पर एक अवलोकन है।
हार्डिंग का कहना है कि ऐसे सवाल हैं जिनका जवाब अभी भी दिया जाना बाकी है। 'क्या जोड़ी-प्रेरित तरंगें टिप्पणियों से मेल खाने के लिए पर्याप्त रूप से उज्ज्वल हैं? क्या वे पल्सर के मैग्नेटोस्फीयर से बच सकते हैं?' वह यह भी बताती हैं कि यह नया काम प्रसिद्ध क्रैब पल्सर और कुछ अन्य पल्सर द्वारा उत्सर्जित अन्य प्रकार के उत्सर्जन की व्याख्या नहीं करता है।
क्रैब नेबुला और क्रैब पल्सर (बीच में लाल बिंदु) की एक संयुक्त छवि जो एक्स-रे (नीला), और ऑप्टिकल (लाल) छवियों को दिखाती है। यह नया कार्य क्रैब पल्सर से आने वाले कुछ उत्सर्जन की व्याख्या नहीं कर सकता है। छवि क्रेडिट: ऑप्टिकल द्वारा: NASA/HST/ASU/J. हेस्टर एट अल। एक्स-रे: नासा/सीएक्ससी/एएसयू/जे। हेस्टर एट अल। - http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/2002/24/image/a, पब्लिक डोमेन, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=238064
हालांकि यह काम अभी भी एक कदम आगे है। और लेखक खुद जानते हैं कि उनके जवाब को और अधिक मजबूत बनाने के लिए उनके काम को पल्सर पर वास्तविक दुनिया के ऊर्जा स्तरों के करीब बढ़ाया जाना चाहिए।
भले ही यह खड़ा हो, उनका काम कुछ क्षेत्रों में प्रगति कर सकता है। हार्डिंग टीम के साथ सहमत होते हैं जब वे कहते हैं कि 'इतनी गहरी समझ रेडियो तरंगों के आवधिक फटने के रहस्यमय स्रोत को हल करने में मदद कर सकती है, जिसे जाना जाता है तेज़ रेडियो फटना , जो न्यूट्रॉन सितारों से निकलती है।'
कनाडियन हाइड्रोजन इंटेंसिटी मैपिंग एक्सपेरिमेंट, CHIMES के ऊपर रात के आकाश में तेज़ रेडियो फटने का एक उदाहरण। क्रेडिट: जेम्स जोसेफाइड्स / माइक डैली
इन परिणामों के निहितार्थ हो सकते हैं गुरुत्वाकर्षण तरंग शोधकर्ताओं, भी। वे शोधकर्ता गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने में मदद करने के लिए पल्सर समय में छोटे उतार-चढ़ाव का उपयोग करते हैं।
'यदि आप समझते हैं कि उत्सर्जन स्वयं कैसे उत्पन्न होता है, तो उम्मीद है कि हम पल्सर घड़ी में त्रुटियों का एक मॉडल भी तैयार कर सकते हैं जिसका उपयोग सुधार के लिए किया जा सकता है पल्सर समय सरणी 'फिलिपोव कहते हैं।
