दक्षिणी गोलार्ध में सबसे शक्तिशाली रेडियो टेलीस्कोप के साथ, हमने एक ट्विंकलिंग स्टार का अवलोकन किया है और हमारे ब्रह्मांडीय पड़ोस में रहस्यमय प्लाज्मा संरचनाओं की एक बहुतायत की खोज की है।

हम जो प्लाज्मा संरचनाएं देखते हैं, वे घनत्व या अशांति में भिन्नताएं हैं, आकाशगंगा में ऊर्जावान घटनाओं द्वारा इंटरस्टेलर साइक्लोन के समान।

अध्ययन, में प्रकाशित प्रकृति खगोल विज्ञानएक इंटरस्टेलर शॉक वेव के भीतर प्लाज्मा परतों के पहले माप का भी वर्णन करता है जो एक पल्सर को घेरता है।

अब हम महसूस करते हैं कि हमारा स्थानीय इंटरस्टेलर माध्यम इन संरचनाओं से भरा है और हमारे निष्कर्षों में एक दुर्लभ घटना भी शामिल है जो पल्सर शॉक वेव्स के सिद्धांतों को चुनौती देगा।

एक पल्सर और इसकी शॉक वेव

हमारी टिप्पणियों ने पास के फास्ट-स्पिनिंग पल्सर, J0437-4715 पर सम्मानित किया, जो पृथ्वी से 512 प्रकाश-वर्ष दूर है। एक पल्सर एक न्यूट्रॉन स्टार है, एक सुपर-डेंस स्टेलर अवशेष है जो रेडियो तरंगों के बीम और कणों की एक ऊर्जावान “हवा” का उत्पादन करता है।

पल्सर और इसकी हवा इंटरस्टेलर माध्यम के माध्यम से सुपरसोनिक गति के साथ चलती है – तारों के बीच सामान (गैस, धूल और प्लाज्मा)। यह एक धनुष का झटका बनाता है: गर्म गैस की एक झटका लहर जो लाल चमकती है।

इंटरस्टेलर प्लाज्मा अशांत है और एक प्रत्यक्ष, सीधी रेखा पथ से थोड़ा दूर पल्सर रेडियो तरंगों को स्कैटर करता है। बिखरी हुई लहरें उज्ज्वल और मंद पैच का एक पैटर्न बनाती हैं जो पृथ्वी के रूप में हमारे रेडियो दूरबीनों पर बहती हैं, पल्सर और प्लाज्मा सभी अंतरिक्ष के माध्यम से चलते हैं।

हमारे सहूलियत बिंदु से, यह पल्सर को ट्विंकल, या “स्किंटिलेट” का कारण बनता है। इसका प्रभाव समान है कि पृथ्वी के वायुमंडल में टर्बुलेंस सितारों को रात के आकाश में ट्विंकल बनाता है।

पल्सर स्किन्टिलेशन हमें प्लाज्मा संरचनाओं के बारे में अनूठी जानकारी देता है जो किसी अन्य तरीके से बहुत छोटे और बेहोश होते हैं।

ट्विंकलिंग लिटिल रेडियो स्टार

नग्न आंखों के लिए, एक तारे की ट्विंकलिंग यादृच्छिक दिखाई दे सकती है। लेकिन कम से कम पल्सर के लिए, छिपे हुए पैटर्न हैं।

सही तकनीकों के साथ, हम हस्तक्षेप पैटर्न से आदेशित आकृतियों को उजागर कर सकते हैं, जिसे स्किंटिलेशन आर्क्स कहा जाता है। वे इंटरस्टेलर प्लाज्मा में कॉम्पैक्ट संरचनाओं के स्थानों और वेगों का विस्तार करते हैं। स्किंटिलेशन आर्क्स का अध्ययन करना इंटरस्टेलर माध्यम के सीटी स्कैन करने की तरह है – प्रत्येक आर्क प्लाज्मा की एक पतली परत को प्रकट करता है।

आमतौर पर, स्किनटिलेशन आर्क अध्ययन केवल एक, या इन चापों में से एक मुट्ठी भर में, हमारी आकाशगंगा में केवल सबसे चरम (घनी या सबसे अशांत) प्लाज्मा संरचनाओं का दृश्य देता है।

हमारे स्किंटिलेशन आर्क अध्ययन ने एक अभूतपूर्व 25 स्किन्टिलेशन आर्क्स का अनावरण करके नई जमीन को तोड़ दिया, जो किसी भी पल्सर के लिए देखी गई सबसे अधिक प्लाज्मा संरचनाएं हैं।

हमारे अध्ययन की संवेदनशीलता केवल पल्सर की निकटता के कारण संभव थी (यह हमारा निकटतम मिलीसेकंड पल्सर पड़ोसी है) और दक्षिण अफ्रीका में मेर्कैट रेडियो टेलीस्कोप के बड़े संग्रह क्षेत्र।

एक स्थानीय बुलबुला आश्चर्य

25 स्किंटिलेशन आर्क्स में से हमने पाया, 21 ने इंटरस्टेलर माध्यम में संरचनाओं का खुलासा किया। यह आश्चर्यजनक था क्योंकि पल्सर – हमारे अपने सौर मंडल की तरह – हमारी आकाशगंगा के एक अपेक्षाकृत शांत क्षेत्र में स्थित है जिसे स्थानीय बुलबुला कहा जाता है।

लगभग 14 मिलियन साल पहले, हमारी आकाशगंगा का यह हिस्सा तारकीय विस्फोटों से जलाया गया था जो इंटरस्टेलर माध्यम में सामग्री को बह गया और एक गर्म शून्य को फुलाया। आज, यह बुलबुला अभी भी विस्तार कर रहा है और अब हम से 1,000 प्रकाश-वर्ष तक फैली हुई है।

हमारे नए स्किन्टिलेशन आर्क खोजों से पता चलता है कि स्थानीय बुलबुला उतना खाली नहीं है जितना पहले सोचा था। यह कॉम्पैक्ट प्लाज्मा संरचनाओं से भरा होता है जो केवल तभी बनाए जा सकता है जब बुलबुला ठंडा हो गया हो, कम से कम कुछ क्षेत्रों में, लाखों डिग्री से नीचे एक हल्के 10,000 डिग्री सेल्सियस तक।

सदमे की खोज

पल्सर अपने धनुष के झटके से घिरा हुआ है, जो ऊर्जावान हाइड्रोजन परमाणुओं से प्रकाश के साथ लाल चमकता है।

जबकि अधिकांश पल्सर को धनुष के झटके पैदा करने के लिए सोचा जाता है, केवल एक मुट्ठी भर कभी देखा गया है क्योंकि वे बेहोश वस्तुएं हैं। अब तक, किसी को भी स्किंटिलेशन का उपयोग करके अध्ययन नहीं किया गया था।

हमने प्लाज्मा संरचनाओं के लिए शेष चार स्किन्टिलेशन आर्क्स का पता लगाया अंदर पल्सर धनुष का झटका, पहली बार खगोलविदों को चिह्नित करते हुए इन झटके की लहरों में से एक के अंदर।

इसने हमें प्लाज्मा की विभिन्न परतों का सीटी-जैसा दृश्य दिया। एक ऑप्टिकल छवि के साथ इन चापों का उपयोग करते हुए हमने सदमे के एक नए तीन-आयामी मॉडल का निर्माण किया, जो अंतरिक्ष के माध्यम से पल्सर की गति के कारण हमसे थोड़ा दूर झुका हुआ प्रतीत होता है।

स्किंटिलेशन आर्क्स ने हमें प्लाज्मा परतों के वेग भी दिए। अपेक्षित होने से दूर, हमने पाया कि एक आंतरिक प्लाज्मा संरचना विपरीत दिशा में हैरान सामग्री के प्रवाह के खिलाफ सदमे के मोर्चे की ओर बढ़ रही है।

जबकि इस तरह के बैक प्रवाह सिमुलेशन में दिखाई दे सकते हैं, वे दुर्लभ हैं। यह खोज इस धनुष के झटके के लिए नए मॉडल चलाएगी।

संकीर्ण विज्ञान

दुनिया भर में नए और अधिक संवेदनशील रेडियो दूरबीनों के निर्माण के साथ, हम इंटरस्टेलर माध्यम में अधिक पल्सर धनुष झटके और अन्य घटनाओं से स्किनटिलेशन देखने की उम्मीद कर सकते हैं।

यह हमारी आकाशगंगा में ऊर्जावान प्रक्रियाओं के बारे में अधिक उजागर करेगा जो इन अन्यथा अदृश्य प्लाज्मा संरचनाओं को बनाते हैं।

इस पल्सर पड़ोसी के घिनौने ने हमारे स्थानीय बुलबुले के अंदर अप्रत्याशित प्लाज्मा संरचनाओं का खुलासा किया और हमें धनुष के झटके के भीतर प्लाज्मा की गति को मैप करने और मापने की अनुमति दी। यह आश्चर्यजनक है कि एक ट्विंकलिंग लिटिल स्टार क्या कर सकता है।

डैनियल रियरडन पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता, पल्सर टाइमिंग और ग्रेविटेशनल वेव्स, स्विनबर्न यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी है। इस लेख को पुनर्प्रकाशित किया गया है बातचीत।