10 C
London
Friday, May 14, 2021

नासा के एनआईसीईआर में न्यूट्रॉन सितारों के निचोड़ने की संभावना है

नासा के एनआईसीईआर में न्यूट्रॉन सितारों के निचोड़ने की संभावना है

नासा के न्यूट्रॉन स्टार इंटीरियर कंपोजिशन एक्सप्लोरर (एनआईसीईआर), केंद्र में, एक एक्स-रे दूरबीन है जो अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर सवार है। साभार: NASA

न्यूट्रॉन सितारों के दिल में पदार्थ – विस्फोट वाले बड़े सितारों के घने अवशेष – सबसे चरम रूप लेता है जिसे हम माप सकते हैं। अब, अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर एक एक्स-रे दूरबीन, नासा के न्यूट्रॉन स्टार इंटीरियर कंपोजिशन एक्सप्लोरर (एनआईसीईआर) के आंकड़ों के लिए धन्यवाद, वैज्ञानिकों ने पता लगाया है कि यह रहस्यमय मामला कुछ भौतिकविदों की भविष्यवाणी की तुलना में कम महत्वपूर्ण है।


यह खोज NICER के PSR J0740 + 6620 (संक्षेप में J0740) के सबसे बड़े ज्ञात न्यूट्रॉन तारे पर आधारित है, जो कि उत्तरी नक्षत्र Camelopopalis में 3,600 प्रकाश वर्ष दूर है। J0740 एक बाइनरी स्टार सिस्टम में सफेद बौने के साथ है, जो सूर्य जैसे तारे का ठंडा अवशेष है, और प्रति सेकंड 346 बार घूमता है। पिछले अवलोकन सूर्य के बारे में 2.1 बार न्यूट्रॉन स्टार के द्रव्यमान को रखते हैं।

“हम सामान्य मामले से घिरे हैं, हमारे रोजमर्रा के अनुभव का सामान है, लेकिन बहुत कुछ नहीं है कि हम इस बारे में नहीं जानते कि यह मामला कैसे व्यवहार करता है, और यह कैसे बदल जाता है, चरम स्थितियों में,” नासा के विज्ञान के प्रमुख ज़ेवन अरज़ोमैन ने कहा। ग्रीनबेल्ट, मैरीलैंड में गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर। “एनआईसीईआर के साथ न्यूट्रॉन सितारों के आकार और द्रव्यमान को मापकर, हम एक ब्लैक होल को फंसाने की कगार पर हैं।

अर्ज़ोमानियन और एनआईसीईआर टीम के सदस्यों ने शनिवार 17 अप्रैल को अमेरिकी फिजिकल सोसाइटी की एक आभासी बैठक में अपने निष्कर्ष प्रस्तुत किए, और निष्कर्षों और उनके निहितार्थ का वर्णन करने वाले कागजात अब वैज्ञानिक समीक्षा से गुजर रहे हैं।

अपने जीवन के अंत में, एक तारा सूर्य की तुलना में कई गुना भारी होता है, जो अपने मूल में ईंधन से बाहर निकलता है, अपने वजन के नीचे ढह जाता है, और एक सुपरनोवा में फट जाता है। इन विस्फोट सितारों का सबसे भारी ब्लैक होल को पीछे छोड़ देता है। लाइटर ने न्यूट्रॉन सितारों को जन्म दिया, जो कि न्यूयॉर्क शहर के मैनहट्टन द्वीप के लंबे होने के बारे में सूर्य से अधिक द्रव्यमान को एक क्षेत्र में पैक करते हैं।

वैज्ञानिकों को लगता है कि न्यूट्रॉन सितारे स्तरित हैं। सतह पर, हाइड्रोजन या हीलियम परमाणुओं का एक पतला वातावरण भारी परमाणुओं की ठोस परत पर टिकी हुई है। क्रस्ट में, परमाणु नाभिक से दबाव स्ट्रिप्स इलेक्ट्रॉनों में तेजी से वृद्धि। नीचे की ओर, बाहरी कोर में, नाभिक न्यूट्रॉन और प्रोटॉन में विभाजित होता है। अपार दबाव एक साथ प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों को कुचलते हुए ज्यादातर न्यूट्रॉन का एक समुद्र बनाते हैं जो अंततः एक परमाणु नाभिक के घनत्व से दोगुना तक एक साथ पैक होते हैं।

देखें कि कैसे नासा के न्यूट्रॉन स्टार इंटीरियर कंपोजिशन एक्सप्लोरर (एनआईसीईआर) भौतिकविदों को न्यूट्रॉन सितारों के दिलों में मदद कर रहा है, सुपरनोवा में बड़े पैमाने पर सितारों के अवशेष। वैज्ञानिक इन वस्तुओं के अंदर पदार्थ की प्रकृति का पता लगाना चाहते हैं, जहां यह ब्लैक होल में गिरने की कगार पर मौजूद है। ऐसा करने के लिए, वैज्ञानिकों को न्यूट्रॉन सितारों के द्रव्यमान और आकारों के सटीक माप की आवश्यकता होती है, जिसे एनआईसीईआर और अन्य प्रयास अब संभव बना रहे हैं। क्रेडिट: नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर

लेकिन आंतरिक कोर में क्या रूप लेता है? क्या यह न्यूट्रॉन सभी तरह से नीचे है, या न्यूट्रॉन अपने ही घटक भागों में विखंडित होते हैं, जिन्हें क्वार्क कहा जाता है?

1934 में वाल्टर बाडे और फ्रिट्ज ज़्विकी ने न्यूट्रॉन सितारों के अस्तित्व का प्रस्ताव रखा था, क्योंकि यह जवाब देने के लिए भौतिक विज्ञानी पूछ रहे हैं। खगोलविदों को इन वस्तुओं के आकार और द्रव्यमान दोनों के सटीक मापन की आवश्यकता है। यह उन्हें स्टार के आंतरिक कोर में दबाव और घनत्व के बीच संबंध की गणना करने और मामले के अंतिम निचोड़ने की क्षमता का मूल्यांकन करने की अनुमति देता है।

एक विशिष्ट न्यूट्रॉन स्टार के पारंपरिक मॉडल में, सूर्य के द्रव्यमान के लगभग 1.4 गुना के साथ, भौतिकविदों को उम्मीद है कि आंतरिक कोर ज्यादातर न्यूट्रॉन से भरा होगा। निम्न घनत्व सुनिश्चित करता है कि न्यूट्रॉन बरकरार रहने के लिए पर्याप्त दूर रहे, और इस आंतरिक कठोरता के परिणामस्वरूप एक बड़ा तारा होता है।

J0740 जैसे अधिक बड़े न्यूट्रॉन सितारों में, आंतरिक कोर का घनत्व बहुत अधिक होता है, न्यूट्रॉन को एक साथ कुचल देता है। यह स्पष्ट नहीं है कि क्या न्यूट्रॉन इन स्थितियों के तहत बरकरार रह सकते हैं या यदि वे इसके बजाय क्वार्क में टूट जाते हैं। सिद्धांतकारों को संदेह है कि वे दबाव में टूट रहे हैं, लेकिन विवरण के बारे में कई सवाल बने हुए हैं। उत्तर प्राप्त करने के लिए, वैज्ञानिकों को बड़े पैमाने पर न्यूट्रॉन स्टार के लिए सटीक आकार माप की आवश्यकता होती है। एक छोटा तारा उन परिदृश्यों का पक्ष लेता है जहां क्वार्क्स अंतरतम गहराई पर स्वतंत्र रूप से घूमते हैं क्योंकि टिनियर कणों को अधिक बारीकी से पैक किया जा सकता है। एक बड़ा तारा पदार्थ के अधिक जटिल रूपों की उपस्थिति का सुझाव देगा।

आवश्यक सटीक माप प्राप्त करने के लिए, एनआईसीईआर ने तेजी से घूमते हुए न्यूट्रॉन तारों को पल्सर कहा, जो 1967 में जॉक्लिन बेल बर्नेल द्वारा खोजा गया था। इन वस्तुओं की सतहों पर चमकीले, एक्स-रे-उत्सर्जक हॉट स्पॉट बनते हैं। जैसे ही पल्सर घूमता है, उनके धब्बे प्रकाशस्तंभ के बीम की तरह अंदर और बाहर घूमते हैं, जिससे उनकी एक्स-रे चमक में नियमित रूप से बदलाव होते हैं।

लेकिन पल्सर भी इतने घने होते हैं कि उनका गुरुत्व अंतरिक्ष-समय के आस-पास घूमता रहता है, जैसे ट्रम्पोलीन पर बॉलिंग बॉल आराम करती है। यह विकृति काफी मजबूत है कि यह तारे के दूर की ओर से प्रकाश का कारण बनती है – प्रकाश जिसे हम अन्यथा पता नहीं लगा सकते हैं – हमारे प्रति पुनर्निर्देशित होना, जो कि पल्सर को वास्तव में की तुलना में बड़ा दिखता है। छोटे पैकेज में समान द्रव्यमान अधिक विकृति पैदा करता है। यह प्रभाव इतना तीव्र हो सकता है कि यह पल्सर के चारों ओर घूमते हुए गर्म स्थानों को पूरी तरह से गायब होने से रोक सकता है।

नासा के एनआईसीईआर में न्यूट्रॉन सितारों के निचोड़ने की संभावना है

वैज्ञानिकों को लगता है कि न्यूट्रॉन सितारे स्तरित हैं। जैसा कि इस दृष्टांत में दिखाया गया है, उनके आंतरिक कोर में पदार्थ की स्थिति रहस्यमय बनी हुई है। क्रेडिट: नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर / वैचारिक छवि लैब

वैज्ञानिक इन प्रभावों का लाभ उठा सकते हैं क्योंकि एनआईसीईआर प्रत्येक एक्स-रे को 100 नैनोसेकंड से बेहतर करने के लिए मापता है। यह देखकर कि पल्सर की एक्स-रे चमक कैसे बदलती है, इस पर नज़र रखने से, वैज्ञानिक यह पता लगा सकते हैं कि यह अंतरिक्ष-समय को कितना विकृत करता है। चूंकि वे इसके द्रव्यमान को जानते हैं, इसलिए वे इस विकृति का आकार में अनुवाद कर सकते हैं।

J0740 के आकार के मॉडल के लिए दो टीमों ने अलग-अलग तरीकों का इस्तेमाल किया। थॉमस रिले और एना वॉट्स के नेतृत्व में एक समूह- एक पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता और क्रमशः एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय में खगोल भौतिकी के प्रोफेसर, का अनुमान है कि पल्सर लगभग 15.4 मील (24.8 किलोमीटर) के पार है। कॉलेज पार्क, मैरीलैंड विश्वविद्यालय में खगोल विज्ञान के प्रोफेसर कोल मिलर के नेतृत्व में एक टीम ने J0740 को लगभग 17 मील (27.4 किलोमीटर) चौड़ा पाया। दो परिणाम उनकी अनिश्चितताओं के भीतर काफी हद तक हैं, क्रमशः 14.2 से 17 मील (22.8 से 27.4 किलोमीटर) और 15.2 से 20.2 मील (24.4 से 32.6 किलोमीटर)।

एनआईसीईआर डेटा के अलावा, दोनों समूहों में यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के एक्सएमएम-न्यूटन उपग्रह से एक्स-रे अवलोकन भी शामिल थे जो पृष्ठभूमि शोर के लिए लेखांकन में सहायक थे। J0740 का द्रव्यमान पहले उत्तरी अमेरिकी नैनोहर्ट्ज़ वेधशाला के वैज्ञानिकों द्वारा गुरुत्वाकर्षण तरंगों और कैनेडियन हाइड्रोजन इंटेंसिटी मैपिंग एक्सपेरिमेंट सहयोग के लिए किए गए रेडियो मापों द्वारा निर्धारित किया गया था।

2019 में, रिले और मिलर की टीमों ने पल्सर J0030 + 0451 (या J0030) के आकार और द्रव्यमान दोनों का अनुमान लगाने के लिए NICER डेटा का उपयोग किया। उन्होंने निर्धारित किया कि वस्तु सूर्य के द्रव्यमान का लगभग 1.4 गुना और पूरे 16 मील (26 किलोमीटर) है।

वाट्स ने कहा, “J0740 के हमारे नए माप बताते हैं कि भले ही यह J0030 की तुलना में लगभग 50% अधिक विशाल है, यह अनिवार्य रूप से एक ही आकार का है।” “यह न्यूट्रॉन स्टार कोर के कुछ अधिक निचोड़ने योग्य मॉडलों को चुनौती देता है, जिसमें ऐसे संस्करण भी शामिल हैं जिनमें इंटीरियर सिर्फ क्वार्क का एक समुद्र है। J0740 का आकार और द्रव्यमान केवल न्यूट्रॉन और प्रोटॉन वाले कुछ कम निचोड़ने योग्य मॉडल के लिए समस्याएं पैदा करता है।”

हाल के सैद्धांतिक मॉडल कुछ विकल्पों का प्रस्ताव करते हैं, जैसे कि आंतरिक कोर जिसमें न्यूट्रॉन, प्रोटॉन और क्वार्क के बने बाहरी पदार्थ या क्वार्क के नए संयोजन का मिश्रण होता है। लेकिन सभी संभावनाओं को एनआईसीईआर से इस नई जानकारी के संदर्भ में फिर से मूल्यांकन करने की आवश्यकता होगी।

नासा के एनआईसीईआर में न्यूट्रॉन सितारों के निचोड़ने की संभावना है

एक न्यूट्रॉन स्टार का गुरुत्वाकर्षण अंतरिक्ष के समय के आस-पास युद्ध करता है, जैसे ट्रम्पोलिन पर बॉलिंग बॉल आराम करती है। विकृति इतनी मजबूत है कि यह हमारे लिए तारे के दूर की ओर से प्रकाश को पुनर्निर्देशित करती है, जिससे तारा वास्तव में जितना बड़ा है, उतना बड़ा दिखता है। क्रेडिट: नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर / क्रिस स्मिथ (USRA / GESTAR)

वाशिंगटन विश्वविद्यालय के भौतिकी के प्रोफेसर संजय रेड्डी ने कहा, ” जे0740 के आकार ने हमें थकाऊ और उत्साहित किया है। ‘ “एनआईसीईआर के मापन, अन्य मल्टीमेसन टिप्पणियों के साथ संयुक्त, इस विचार का समर्थन करते हैं कि बड़े पैमाने पर न्यूट्रॉन स्टार कोर में दबाव तेजी से बढ़ता है। जबकि यह कोर में पदार्थ के अधिक निचोड़ने योग्य रूपों के लिए संक्रमण को नापसंद करता है, इसके निहितार्थ पूरी तरह से समझा जा सकता है।”

मिलर की टीम ने यह भी निर्धारित किया कि वैज्ञानिक एक पल्सर के आकार का अनुमान लगा सकते हैं, एनआईसीईआर के J0740 और J0030 मापों का उपयोग करके अन्य भारी पल्सर और गुरुत्वाकर्षण लहर की घटनाओं से मौजूदा जानकारी के पूरक के लिए, न्यूट्रॉन सितारों और काले जैसे बड़े पैमाने पर वस्तुओं की टक्कर से उत्पन्न अंतरिक्ष-समय के तरंग। छेद।

“अब हम एक मानक न्यूट्रॉन स्टार की त्रिज्या को जानते हैं, जो सूर्य के द्रव्यमान का 1.4 गुना है, 5% की अनिश्चितता के भीतर,” मिलर ने कहा। “यह वाशिंगटन, डीसी के आकार के बारे में एक चौथाई मील के भीतर जानने जैसा है। एनआईसीईआर न केवल न्यूट्रॉन सितारों पर पाठ्यपुस्तकों को फिर से लिख रहा है, बल्कि उन वस्तुओं के हमारे माप में हमारे आत्मविश्वास में क्रांतिकारी बदलाव ला रहा है जो बहुत दूर और बहुत छोटे दोनों हैं।”

पदार्थ की सीमाओं के परीक्षण के अलावा, न्यूट्रॉन तारे अंतरिक्ष की विशाल पहुंच की खोज का एक नया साधन भी प्रदान करते हैं। 2018 में, वैज्ञानिकों और नासा के इंजीनियरों की एक टीम ने पहली बार पल्सर का उपयोग करते हुए अंतरिक्ष में पूरी तरह से स्वायत्त नेविगेशन का प्रदर्शन करने के लिए एनआईसीईआर का उपयोग किया, जो कि सौर प्रणाली और उससे आगे की दूर तक पहुँचने के लिए पायलट रोबोटिक अंतरिक्ष यान की हमारी क्षमता में क्रांति ला सकता है।

“एनआईसीईआर एक महान क्रूमेट था,” नासा के अंतरिक्ष यात्री क्रिस्टीना कोच ने कहा, जिन्होंने मार्च 2019 से फरवरी 2020 तक अंतरिक्ष स्टेशन पर एक फ्लाइट इंजीनियर के रूप में सेवा की, जो एक महिला द्वारा सबसे लंबे समय तक एकल अंतरिक्ष यान का रिकॉर्ड स्थापित किया। “मिशन स्टेशन अनुसंधान के सभी सर्वोत्तम पहलुओं का अनुकरण करता है। यह मौलिक विज्ञान, अंतरिक्ष विज्ञान और तकनीकी नवाचार को बढ़ावा दे रहा है, जो सभी एक परिक्रमा प्रयोगशाला के अनूठे वातावरण और मंच द्वारा सक्षम है।”


क्या अजीब क्वार्क सितारों का पता लगाने का एक तरीका है, भले ही वे सफेद बौनों की तरह दिखते हों?


नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर द्वारा प्रदान किया गया

उद्धरण: नासा के एनआईसीईआर ने न्यूट्रॉन सितारों (2021, 21 अप्रैल) की निचोड़ की जांच की। 21 अप्रैल 2021 को https://phys.org/news/2021-04-nasa-nicer-probes-squeezability-neutron.html से पुनर्प्राप्त किया गया

यह दस्तावेज कॉपीराइट के अधीन है। निजी अध्ययन या अनुसंधान के उद्देश्य के लिए किसी भी निष्पक्ष व्यवहार के अलावा, लिखित अनुमति के बिना किसी भी भाग को पुन: प्रस्तुत नहीं किया जा सकता है। सामग्री केवल सूचना के प्रयोजनों के लिए प्रदान की गई है।

Source

Latest news

Related news

Leave a Reply