शोधकर्ताओं ने ब्रह्मांड में कुछ सबसे भयावह विलय की घटनाओं के होने से पहले उनका पता लगाने का एक नया तरीका खोजा है।
न्यूट्रॉन तारे, एक दूसरे की ओर या एक ब्लैक होल में बड़े पैमाने पर मृत सितारों के अत्यंत घने कोर, न्यूट्रॉन सितारों के आसपास के भारी आवेशित कणों के महासागरों में ज्वार की लहरें उठा सकते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि ये ज्वारीय तरंगें विद्युत चुम्बकीय विकिरण के नियमित फटने से प्रकट होती हैं जो आसन्न विलय के लिए एक प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली के रूप में काम कर सकती हैं।
न्यूट्रॉन तारे शायद ब्रह्मांड में सबसे चरम पिंड हैं। हां, ब्लैक होल अधिक आकर्षक हो सकते हैं, लेकिन वे अपेक्षाकृत सरल होते हैं—उनमें बहुत अधिक गुरुत्वाकर्षण होता है। इसके विपरीत, न्यूट्रॉन तारे अनिवार्य रूप से विशाल परमाणु नाभिक होते हैं, और इसमें दिलचस्प और जटिल भौतिकी शामिल होती है जो ब्लैक होल में नहीं होती है।
एक विशिष्ट न्यूट्रॉन तारे का व्यास केवल कुछ किलोमीटर होता है, लेकिन यह सूर्य के द्रव्यमान का कई गुना वजन कर सकता है। वे लगभग पूरी तरह से न्यूट्रॉन (इसलिए नाम) से मिलकर बने होते हैं, लेकिन इनमें मुक्त इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन और भारी नाभिक के आयनों की आबादी होती है। वे सुपरनोवा से पैदा हुए हैं - विशाल सितारों के मरने के विस्फोट - और उनमें से कुछ में पूरे ब्रह्मांड में सबसे मजबूत चुंबकीय क्षेत्र हो सकते हैं।
न्यूट्रॉन सितारों का आंतरिक भाग सबसे रहस्यमय है क्योंकि दबाव और घनत्व इतना अधिक है कि वे भौतिकी के हमारे वर्तमान ज्ञान से परे हैं। कुछ मॉडलों का सुझाव है कि नाभिक केवल न्यूट्रॉन की एक समान धारा है, जबकि अन्य सुझाव देते हैं कि न्यूट्रॉन स्वयं अपने क्वार्क में क्षय हो जाते हैं। आंतरिक कोर के पीछे न्यूट्रॉन का एक कठोर, चिकना द्रव्यमान होता है जो धीरे-धीरे अधिक जटिल पैटर्न में बदल जाता है, जैसे कि ब्लॉक और धागे, जिन्हें सामूहिक रूप से परमाणु पेस्ट के रूप में जाना जाता है।
ऐसा माना जाता है कि न्यूट्रॉन तारे की बाहरी परत में सुपरफ्लुइड इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रॉन होते हैं जो सतह पर पहुंचते ही क्रिस्टल जाली को रास्ता देते हैं। अंत में, महासागर है - 10 से 100 मीटर की गहराई पर तरल इलेक्ट्रॉनों, न्यूट्रॉन और आयनों की एक परत।
इन परिस्थितियों में मामले की अत्यंत विदेशी प्रकृति - सुपरफ्लुइड न्यूट्रॉन आमतौर पर बस नहीं होते हैं - चरम भौतिकी के अध्ययन के लिए न्यूट्रॉन सितारों को प्रमुख उम्मीदवार बनाते हैं। GW 170817 की खोज के बाद इस विचार को परिष्कृत किया गया, दो विलय वाले न्यूट्रॉन सितारों के विद्युत चुम्बकीय उत्सर्जन के साथ एक गुरुत्वाकर्षण तरंग संकेत का पता चला। को-डिटेक्शन, जिसे मल्टी-मैसेंजर एस्ट्रोनॉमी कहा जाता है, भौतिकविदों को न्यूट्रॉन सितारों के कोर की जांच करने की अनुमति देता है जैसे पहले कभी नहीं था।
लेकिन चूंकि गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पहली बार 2017 में पता चला था, इसलिए हमने कोई अन्य न्यूट्रॉन स्टार विलय की घटना नहीं देखी है, जो निराशाजनक है क्योंकि न्यूट्रॉन सितारे उच्च-ऊर्जा भौतिकी के परीक्षण के लिए प्रकृति की सर्वश्रेष्ठ प्रयोगशालाओं में से एक हैं।
लेकिन अब न्यूट्रॉन सितारों के विदेशी व्यवहार को देखने की एक नई विधि का मतलब यह हो सकता है कि हमें ज्यादा इंतजार नहीं करना पड़ेगा। प्रीप्रिंट डेटाबेस arXiv में मई में प्रकाशित नया पेपर, न्यूट्रॉन सितारों के महासागरों पर केंद्रित है, जिसमें मुक्त इलेक्ट्रॉनों और न्यूट्रॉन के अलावा कार्बन, ऑक्सीजन और लोहा भी हो सकता है। यद्यपि न्यूट्रॉन तारे की पूरी गहराई की तुलना में महासागर अपेक्षाकृत उथले हैं, वे बाहरी परत (अविश्वसनीय रूप से पतले "वायुमंडल" की गिनती नहीं) और न्यूट्रॉन तारे का हिस्सा हैं जो बाहरी ब्रह्मांड के लिए सबसे आसानी से प्रतिक्रिया करते हैं।
विशेष रूप से, शोधकर्ताओं ने पाया कि ये उथले महासागर पृथ्वी पर महासागरों की तरह ज्वार का समर्थन कर सकते हैं। लेकिन न्यूट्रॉन तारे पर ज्वार को बढ़ाने के लिए उस अत्यधिक गुरुत्वाकर्षण को दूर करने के लिए बहुत अधिक गुरुत्वाकर्षण खिंचाव की आवश्यकता होती है। न्यूट्रॉन तारे में ज्वार केवल तभी प्रकट होता है जब न्यूट्रॉन तारा किसी विशाल, घनी वस्तु, जैसे कि किसी अन्य न्यूट्रॉन तारे या ब्लैक होल के काफी करीब होता है।
सौभाग्य से, ऐसे बायनेरिज़ अपेक्षाकृत सामान्य हैं, क्योंकि तारे आमतौर पर कई प्रणालियों में बनते हैं और फिर अपने जीवन चक्र से गुजरते हैं, अंततः ब्लैक होल और न्यूट्रॉन सितारों के संयोजन को पीछे छोड़ देते हैं।
जब एक न्यूट्रॉन तारा दूसरे न्यूट्रॉन तारे या ब्लैक होल के साथ विलय करना शुरू करता है, तो वस्तुएं धीरे-धीरे कई वर्षों में एक साथ सर्पिल होती हैं। जैसे ही वे घूमते हैं, गुरुत्वाकर्षण तरंगें सिस्टम से ऊर्जा लेती हैं, जोड़ी को करीब खींचती हैं। आखिरकार, अंतिम क्षणों में, विलय कुछ ही सेकंड में पूरा हो जाता है।
लेकिन ऐसा होने से पहले, परिक्रमा करने वाला उपग्रह न्यूट्रॉन तारे पर गुंजयमान ज्वार की एक श्रृंखला को ट्रिगर कर सकता है। ये ज्वार 100 मेगाहर्ट्ज़ तक की आवृत्ति बनाए रख सकते हैं और 10^29 जूल ऊर्जा तक ले जा सकते हैं। आपको यह अंदाजा लगाने के लिए कि वह संख्या कितनी बड़ी है, पूरी मानव जाति हर साल केवल 10^20 जूल का उपयोग करती है। एक न्यूट्रॉन तारे की गुंजयमान तरंग में 10 हजार वर्षों तक सूर्य के सभी विकिरणों की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है।
समुद्र की लहरों के विपरीत, इन ज्वारों में प्लाज्मा का एक महासागर होता है। अत्यधिक विद्युत आवेशों का मतलब है कि ज्वार विद्युत चुम्बकीय विकिरण के तीव्र विस्फोटों का उत्सर्जन कर सकते हैं जो हमें एक्स-रे और गामा-रे फटने के रूप में दिखाई दे सकते हैं।
उनकी गणना के आधार पर, शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया कि फर्मी स्पेस गामा-रे टेलीस्कोप और न्यूक्लियर स्पेक्ट्रोस्कोपिक टेलीस्कोप ऐरे (नुस्टार) जैसी अंतरिक्ष वेधशालाएं हर साल कई न्यूट्रॉन सितारों का पता लगा सकती हैं, और ये संकेत फाइनल से कई साल पहले दिखाई देंगे। विलय।
इस चेतावनी के साथ, खगोलविद अपनी दूरबीनों और वेधशालाओं को विलय के क्षण को पकड़ने के लिए तैयार होने के लिए तैयार कर सकते हैं और इससे भी अधिक मूल्यवान विद्युत चुम्बकीय और गुरुत्वाकर्षण तरंग डेटा में तल्लीन हो सकते हैं।
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