यह समझना कि इलेक्ट्रॉनों जैसे कण अंतरिक्ष में विशाल दूरी की यात्रा कैसे करते हैं या वे अल्ट्रा-हाई एनर्जी का अधिग्रहण कैसे करते हैं, एस्ट्रोफिजिक्स में लंबे समय से चली आ रही पहेली है।

वास्तव में, ब्रह्मांड में ऊर्जा प्रसार के तरीके की भौतिकविदों की तस्वीर अभी भी पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है। 13 जनवरी को, यूएस में जॉन्स हॉपकिंस विश्वविद्यालय में एप्लाइड फिजिक्स लेबोरेटरी के साथ शोधकर्ताओं ने यूके में नॉर्थम्ब्रिया विश्वविद्यालय में एक महत्वपूर्ण खोज की जो कुछ फजीपन को कम करती है।

उनके पेपर में, जर्नल में प्रकाशित प्रकृति संचारशोधकर्ताओं ने बताया कि टकराव रहित सदमे तरंगें, जो पूरे ब्रह्मांड में ढूंढना आसान है, अंतरिक्ष में चरम गति के लिए अंतरिक्ष में उप -परमाणु कणों को चलाने वाले कॉस्मिक इंजन हो सकते हैं।

टीम ने इन शॉक वेव्स को प्रकृति के सबसे शक्तिशाली कण त्वरक में से पाया।

प्लाज्मा को स्काउटिंग

ये सदमे तरंगें प्लाज्मा में पैदा होती हैं – चार्ज किए गए कणों की एक गैस जो बिजली का संचालन कर सकती है और चुंबकीय क्षेत्रों के साथ बातचीत कर सकती है।

यह अध्ययन नासा के तीन अंतरिक्ष-आधारित डेटा स्रोतों के आंकड़ों पर आधारित था: मैग्नेटोस्फेरिक मल्टीस्केल (एमएमएस) मिशन, सबस्टॉर्म्स (थीमिस) मिशन के दौरान घटनाओं और मैक्रोस्केल इंटरैक्शन का समय-इतिहास, और त्वरण, पुन: संयोजन, टर्बुलेंस, और चंद्रमा की बातचीत के साथ चंद्रमा की बातचीत के इलेक्ट्रोडायनामिक्स मिशन।

उनके विश्लेषण के आधार पर, शोधकर्ताओं ने एक व्यापक नए मॉडल का प्रस्ताव दिया है जिसमें भौतिकी में हाल ही में सैद्धांतिक प्रगति शामिल है जो उन्होंने कहा है कि टकराव रहित सदमे के वातावरण में इलेक्ट्रॉनों के त्वरण को समझा सकते हैं।

जब आप अपने दोस्त को एक क्षेत्र में चिल्लाते हैं, तो कहते हैं, ध्वनि तरंगें अपने दोस्त के कानों तक पहुंचने के लिए आप दोनों के बीच हवा के माध्यम से यात्रा करती हैं। यात्रा वायुमंडल के माध्यम से ध्वनि की गति के बराबर गति से होती है। लेकिन कभी -कभी, वातावरण के माध्यम से ध्वनि की गति की तुलना में तेजी से तरंगों को प्रसारित करना संभव है – इन्हें सदमे तरंगें कहा जाता है।

सामान्य तौर पर, प्लाज्मा का घनत्व पदार्थ के तीन सबसे आम राज्यों की तुलना में बहुत कम होता है: ठोस, तरल और गैस। यह कहने का एक और तरीका यह है कि प्लाज्मा के घटक कणों के बीच की औसत दूरी घने ठोस, तरल या गैस की तुलना में बहुत अधिक है।

लेकिन प्लाज्मा में, इंटरपार्टिकल दूरी इंटरपार्टिकल बलों की सीमा से भी अधिक है, जिसका अर्थ है कि प्लाज्मा में कोई भी कण शायद ही कभी दूसरे से टकराता है। इसके बजाय कण विद्युत चुम्बकीय बल के माध्यम से बातचीत करते हैं।

इसका मतलब यह है कि प्लाज्मा के माध्यम से भेजी गई एक सदमे की लहर अपनी ऊर्जा को एक साथ कणों को एक साथ तोड़कर नहीं बल्कि उनके बीच विद्युत चुम्बकीय बलों की सवारी करके स्थानांतरित करेगी।

इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन समस्या

खगोलविदों ने पल्सर और मैग्नेटरों के पास बाहरी स्थान में सदमे की लहरें मिलीं, काले छेद के आसपास के मामले के गर्म डिस्क, और अन्य समान ऊर्जावान वस्तुओं में। जब एक पर्याप्त रूप से बड़े पैमाने पर तारा एक सुपरनोवा में विस्फोट होता है, तो यह ऊर्जा की एक महत्वपूर्ण मात्रा को बाहर फेंक देता है। यदि तारा एक प्लाज्मा से घिरा हुआ है, तो सदमे का मोर्चा अनिवार्य रूप से टकराव के तरीके से प्रचार करेगा।

प्लाज्मा के भीतर के इलेक्ट्रॉनों को एक गति से आगे बढ़ाया जाएगा, जो परिस्थितियों के आधार पर, प्रकाश की गति के बहुत करीब हो सकता है। इस तरह के इलेक्ट्रॉनों को सापेक्ष कहा जाता है, क्योंकि उनके गुणों को अब केवल सापेक्षता के सिद्धांतों द्वारा वर्णित किया जा सकता है।

इस तरह की सदमे तरंगों को पहले ब्रह्मांडीय किरणों के उत्पादन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए पाया गया है: ब्रह्मांड के माध्यम से यात्रा करने वाले उच्च-ऊर्जा कणों की धाराएं। जब ऐसी एक धारा पृथ्वी के वायुमंडल में तोड़ देती है, तो यह अन्य कणों की बौछार में टूट जाती है।

नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने डिफ्यूसिव शॉक त्वरण पर ध्यान केंद्रित किया, एक प्रसिद्ध तंत्र जो टकराव रहित सदमे तरंगों के माध्यम से जबरदस्त ऊर्जाओं के लिए इलेक्ट्रॉनों को तेज करने में सक्षम है। लेकिन वहाँ एक पकड़ है: तंत्र को इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है, जो पहले प्रकाश की गति के लगभग 50% तक तेज हो जाता है, इससे पहले कि वह उन्हें और भी आगे बढ़ा सके।

क्या ब्रह्मांड में एक प्राकृतिक प्रक्रिया है जो इस पहले टक्कर को प्रदान करने में सक्षम है-उर्फ इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन समस्या-एस्ट्रोफिजिक्स में लंबे समय से चली आ रही रहस्य रहा है।

सौर हवा v। मैग्नेटोस्फीयर

शोधकर्ताओं ने एमएमएस, थमिस और आर्टेमिस मिशनों से वास्तविक समय के आंकड़ों का उपयोग किया कि कैसे सौर हवा ने पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर के साथ और चंद्रमा के पास अपस्ट्रीम प्लाज्मा वातावरण के बारे में बातचीत की। सौर हवा चार्ज किए गए कणों की एक नदी है जो सूर्य से सौर मंडल में लगातार बहती है।

नॉर्थम्ब्रिया रिसर्च फेलो और अध्ययन कोआथोर अहमद लाल्टी ने एक प्रेस विज्ञप्ति में कहा, “ब्रह्मांड की हमारी समझ को गहरा करने के लिए सबसे प्रभावी तरीकों में से एक है।

जब सौर हवा मैग्नेटोस्फीयर को हिट करती है, तो यह धीमा हो जाता है और अपनी ऊर्जा को एक सदमे की लहर में स्थानांतरित कर देता है। जिस क्षेत्र में यह स्थानांतरण होता है उसे बो शॉक और इसके प्रमुख क्षेत्र के रूप में जाना जाता है, जिसे फोरेशॉक कहा जाता है। धनुष के झटके की स्थिति सौर हवा की गति और उसके घनत्व पर निर्भर करती है।

17 दिसंबर, 2017 को तीन मिशनों द्वारा एकत्र किए गए डेटा ने विशेष रूप से कुछ अजीब का खुलासा किया। टीम को पृथ्वी के धनुष के झटके के ऊपर एक क्षणिक लेकिन बड़े पैमाने पर घटना मिली। इस घटना के दौरान, पृथ्वी के पूर्वाभास में इलेक्ट्रॉनों को 500 से अधिक ऊर्जा का अधिग्रहण करने के लिए लग रहा था। यदि यह पूरी तरह से गतिज ऊर्जा थी, तो इलेक्ट्रॉन प्रकाश की गति के लगभग 86% पर आगे बढ़ते रहे होंगे।

यह एक हड़ताली परिणाम था कि इस तथ्य को देखते हुए कि फोरेशॉक क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों में आमतौर पर लगभग 1 केवी ऊर्जा होती है।

शोधकर्ताओं के अनुसार, ये उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को कई त्वरण तंत्रों के एक जटिल परस्पर क्रिया द्वारा उत्पन्न किया गया था, जिसमें विभिन्न प्लाज्मा तरंगों के साथ बातचीत और पृथ्वी के धनुष के झटके और foreshock में क्षणिक संरचनाओं के साथ बातचीत शामिल थी। उन्होंने इस समय सूर्य से सौर फ्लेयर्स और कोरोनल मास इजेक्शन के प्रभाव को भी बाहर रखा।

एक लौकिक-किरण योगदान

“इस काम में, हम MMS और Themis/Artemis से इन-सीटू टिप्पणियों का उपयोग करते हैं, यह दिखाने के लिए कि विभिन्न पैमानों पर विभिन्न मौलिक प्लाज्मा प्रक्रियाएं संगीत कार्यक्रम में कैसे काम करती हैं, जो उच्च सापेक्षतावादी ऊर्जाओं तक कम ऊर्जाओं से इलेक्ट्रॉनों को सक्रिय करने के लिए काम करती हैं,” लालटी ने बयान में कहा। “वे मौलिक प्रक्रियाएं हमारे सौर मंडल तक सीमित नहीं हैं और पूरे ब्रह्मांड में होने की उम्मीद है।”

वास्तव में, टीम का परिष्कृत त्वरण मॉडल हमारे सौर मंडल के भीतर अंतरिक्ष प्लाज्मा और अन्य घटनाओं के कामकाज में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।

उदाहरण के लिए, जैसा कि शोधकर्ताओं ने अपने पेपर में लिखा है, वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि सुपरनोवा झटके कॉस्मिक किरणों को बनाने के लिए जिम्मेदार हैं – फिर भी यह संभव है कि कम से कम उनमें से कुछ पेपर में वर्णित प्रक्रिया द्वारा बनाए गए हो।

कुछ स्टार सिस्टम में, उन्होंने लिखा, “की उपस्थिति के तहत [gas-giants orbiting very close to their stars]बड़े पैमाने पर चुंबकीय क्षेत्रों का अस्तित्व हमारे तंत्र को संभावित रूप से “एक मिलियन के इलेक्ट्रॉनों को एक अरब केवी ऊर्जा के लिए बनाए रखने में सक्षम बनाता है।

“हमारे परिणाम, इसलिए, इसका मतलब है कि रिलेटिविस्टिक इलेक्ट्रॉनों के ब्रह्मांडीय किरण वितरण का एक हिस्सा ग्रहों की बातचीत से उत्पन्न हो सकता है … विशिष्ट तारकीय हवाओं के साथ झटके।”

उन्होंने अपने विचार को सत्यापित करने के लिए “तारकीय खगोल भौतिकी और कण त्वरण समुदायों” द्वारा अधिक शोध के लिए पूछकर निष्कर्ष निकाला।

Qudsia Gani भौतिकी विभाग, गवर्नमेंट डिग्री कॉलेज पट्टन, बारामुल्ला में एक सहायक प्रोफेसर हैं।