सार:
किसी तारे का परमाणु ईंधन ख़त्म हो जाने के बाद, जरूरी नहीं कि उसका जीवन एक शानदार सुपरनोवा विस्फोट के साथ ख़त्म हो जाए। सूर्य जैसे तारों के लिए, वे आम तौर पर अपनी बाहरी परतों को त्याग देते हैं, और अपने पीछे एक घना कोर छोड़ जाते हैं जो पृथ्वी के करीब होता है लेकिन सूर्य जितना विशाल हो सकता है। यह एक सफ़ेद बौना है.
लंबे समय से, खगोलीय समुदाय का मानना है कि सफेद बौनों में एक दुर्गम ऊपरी द्रव्यमान सीमा होती है, जिसे "चंद्रशेखर सीमा" के रूप में जाना जाता है, जो सूर्य के द्रव्यमान का लगभग 1.4 गुना है। इस सीमा को पार करने के बाद, सफेद बौने आमतौर पर एक स्थिर संरचना बनाए नहीं रख सकते हैं और गुरुत्वाकर्षण पतन या थर्मोन्यूक्लियर विस्फोट से गुजर सकते हैं। हालाँकि, भारतीय विज्ञान संस्थान (IISc) की एक टीम द्वारा किए गए नए सिमुलेशन में पाया गया कि मजबूत आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र इस सीमा को बदल सकते हैं, जिससे कुछ सफेद बौने सूर्य से लगभग 2.4 गुना बड़े हो सकते हैं।
यह शोध द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में प्रकाशित हुआ था। शोधकर्ताओं का मानना है कि मजबूत चुंबकीय क्षेत्र सफेद बौनों के लिए अतिरिक्त आंतरिक सहायता प्रदान कर सकते हैं, जिससे उनके लिए स्थिर रहना संभव हो जाता है, भले ही उनका द्रव्यमान पारंपरिक सिद्धांत की अपेक्षा से कहीं अधिक हो।
सफेद बौने अपने स्वयं के गुरुत्वाकर्षण का विरोध क्यों कर सकते हैं इसका कारण मुख्य रूप से क्वांटम यांत्रिक प्रभाव पर निर्भर करता है जिसे इलेक्ट्रॉन अपक्षयी दबाव कहा जाता है। लेकिन जैसे-जैसे द्रव्यमान बढ़ता जा रहा है, गुरुत्वाकर्षण और अधिक मजबूत होता जाएगा, अंततः इस समर्थन क्षमता को तोड़ देगा। चन्द्रशेखर सीमा इस भौतिक तंत्र पर आधारित सैद्धांतिक ऊपरी सीमा है।
शोधकर्ताओं ने पाया कि मजबूत चुंबकीय क्षेत्र इस पारंपरिक मॉडल में नए परिवर्तन ला सकते हैं। जैसे-जैसे सफ़ेद बौना अपने साथी तारे से सामग्री एकत्र करता है, उसका द्रव्यमान बढ़ता जाता है, और उसका आंतरिक घनत्व बढ़ता जाता है, जिससे तारा और सिकुड़ जाता है। यह संपीड़न प्रक्रिया इसके आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र को बढ़ा सकती है, और चुंबकीय क्षेत्र द्वारा उत्पन्न अतिरिक्त दबाव गुरुत्वाकर्षण का विरोध करने में मदद कर सकता है, जिससे सफेद बौना अधिक द्रव्यमान सहन कर सकता है।
इस संभावना को सत्यापित करने के लिए, अनुसंधान टीम ने चुंबकीय क्षेत्र प्रभाव और सफेद बौने तारे की शीतलन प्रक्रिया को मॉडल में शामिल करने के लिए कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय द्वारा विकसित तारकीय विकास कार्यक्रम STARS को संशोधित किया। उस समय से शुरू करके जब तारा अभी भी मुख्य अनुक्रम चरण में है, यह एक सफेद बौने तारे में अपने विकास और उसके बाद साथी तारे से सामग्री के अभिवृद्धि का अनुकरण करता है।
सिमुलेशन के एक मामले में, सूर्य से लगभग 8 गुना प्रारंभिक द्रव्यमान वाला एक तारा अंततः सूर्य से लगभग 1.02 गुना द्रव्यमान वाला एक कार्बन-ऑक्सीजन सफेद बौना तारा बन गया। जैसे-जैसे सफेद बौना प्रति वर्ष सौर द्रव्यमान के लगभग एक अरबवें हिस्से की दर से सामग्री एकत्रित करता गया, इसका चुंबकीय क्षेत्र धीरे-धीरे मजबूत होता गया, और मॉडल द्वारा गणना की गई स्थिर द्रव्यमान की ऊपरी सीमा अंततः सूर्य के द्रव्यमान के लगभग 2.4 गुना तक पहुंच गई। तुलना के तौर पर, समान परिस्थितियों में, यदि चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव को ध्यान में नहीं रखा जाता है, तो ऊपरी द्रव्यमान सीमा अभी भी सूर्य के द्रव्यमान का लगभग 1.4 गुना बनी रहती है।
पेपर की पहली लेखिका और भारतीय विज्ञान संस्थान के भौतिकी विभाग में डॉक्टरेट छात्रा ज़ेनिया ज़ुराइक ने कहा कि शोध की कुंजी न केवल यह साबित करना है कि सुपर-चंद्रशेखर द्रव्यमान वाले सफेद बौने सिद्धांत में मौजूद हो सकते हैं, बल्कि इससे भी महत्वपूर्ण बात यह सत्यापित करना है कि क्या कोई तारा वास्तव में प्राकृतिक विकास के माध्यम से ऐसी वस्तु बना सकता है। यह सिमुलेशन तारे के मुख्य अनुक्रम चरण से लेकर सफेद बौने के निर्माण और उसके बाद की अभिवृद्धि प्रक्रिया तक को ट्रैक करता है, जिससे पता चलता है कि कुछ शर्तों के तहत, यह विकास पथ वास्तव में संभव है।
वास्तव में, चन्द्रशेखर सीमा से अधिक सफेद बौनों के विचार का खगोलविदों द्वारा दशकों से अध्ययन किया जा रहा है। पहले, खगोलविदों ने कुछ असामान्य रूप से चमकीले प्रकार Ia सुपरनोवा देखे थे, जो सामान्य मॉडलों की अपेक्षा काफी चमकीले थे। इसलिए, कुछ लोगों ने अनुमान लगाया कि ये विस्फोट सूर्य से 1.4 गुना अधिक द्रव्यमान वाले सफेद बौनों से हो सकते हैं। कुछ सिद्धांत यह भी सुझाव देते हैं कि इसके पूर्ववर्ती का द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान का 2.8 गुना के करीब हो सकता है।
इस अध्ययन का महत्व यह है कि अतीत में कई सैद्धांतिक गणनाएं इस बात पर केंद्रित थीं कि क्या सुपरमैसिव व्हाइट ड्वार्फ स्थिर रह सकते हैं, लेकिन नया अध्ययन आगे बताता है कि तारकीय विकास प्रक्रिया के माध्यम से वे वास्तव में कैसे बनते हैं। इस प्रकार शोध दल ने चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा समर्थित सुपरमैसिव सफेद बौनों के लिए अधिक संपूर्ण सैद्धांतिक स्पष्टीकरण प्रदान किया। हालाँकि, इसका मतलब यह नहीं है कि ऐसी वस्तुएँ ब्रह्मांड में बहुत आम हैं, और अनुसंधान अभी भी यह निर्धारित करने में असमर्थ है कि वे वास्तव में कितनी बार दिखाई देते हैं।
यह खोज ब्रह्मांड की विस्तार दर के खगोलविदों के माप को भी प्रभावित कर सकती है।
टाइप Ia सुपरनोवा आमतौर पर तब होता है जब कार्बन-ऑक्सीजन सफेद बौने के अंदर भगोड़ा थर्मोन्यूक्लियर दहन होता है। जब वस्तु के अंदर का तापमान और दबाव कुछ निश्चित स्थितियों तक पहुँच जाता है, तो कार्बन तत्व प्रज्वलित हो सकता है, जिससे एक हिंसक थर्मोन्यूक्लियर विस्फोट हो सकता है। क्योंकि इस प्रकार के सुपरनोवा में अपेक्षाकृत स्थिर चमक विशेषताएँ होती हैं जिन्हें प्रकाश वक्रों के माध्यम से अंशांकित किया जा सकता है, खगोलविदों ने लंबे समय से उन्हें दूर की आकाशगंगाओं की दूरी मापने और ब्रह्मांड के विस्तार इतिहास का अध्ययन करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण के रूप में उपयोग किया है।
यदि कुछ प्रकार Ia सुपरनोवा वास्तव में सफेद बौनों से आते हैं जो अधिक विशाल हैं और मजबूत चुंबकीय क्षेत्र हैं, तो उनके पूर्वज पारंपरिक मॉडल से काफी भिन्न हो सकते हैं। ये अंतर सुपरनोवा विस्फोटों की चमक और विकास को प्रभावित कर सकते हैं, जिससे ब्रह्मांडीय दूरी माप की सटीकता प्रभावित हो सकती है। ऐसे सुपरनोवा के निर्माण तंत्र की आगे की समझ से ब्रह्मांड के विस्तार का अध्ययन करने के लिए खगोलविदों द्वारा उपयोग किए जाने वाले भौतिक मॉडल को बेहतर बनाने में मदद मिलेगी।
यह शोध वैज्ञानिकों को यह भी याद दिलाता है कि ब्रह्मांड में कुछ अटूट भौतिक सीमाएं उन कारकों से प्रभावित हो सकती हैं जिन पर पहले पूरी तरह से विचार नहीं किया गया है। चन्द्रशेखर सीमा सभी परिस्थितियों में आसानी से लागू नहीं की जा सकती। मजबूत चुंबकीय क्षेत्र सफेद बौनों के लिए एक विकासवादी मार्ग खोल सकते हैं जिन्हें पहले पहचानना मुश्किल था।
शोध पत्र का शीर्षक है "चुंबकीय मुख्य-अनुक्रम सितारों के विकास के माध्यम से सुपर-चंद्रशेखर व्हाइट ड्वार्फ्स का गठन: स्टार्स सिमुलेशन के आधार पर नई द्रव्यमान सीमाएं" और 8 अक्टूबर, 2026 को द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में प्रकाशित किया गया था।
टिप्पणियाँ