आकाशगंगा के केंद्र में स्थित ब्लैक होल ब्रह्मांडीय किरणों को शक्ति प्रदान करने के लिए अपनी स्वयं की घूर्णी ऊर्जा का उपभोग कर रहा हो सकता है

सार:

आकाशगंगा के केंद्र में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल छिपा हुआ है जिसका द्रव्यमान सूर्य से लगभग 4 मिलियन गुना अधिक है - धनु A*। हालाँकि यह पृथ्वी से लगभग 26,000 प्रकाश वर्ष दूर है और इसकी वर्तमान समग्र गतिविधि अपेक्षाकृत शांत है, इसमें ऊर्जा जारी करने का एक आश्चर्यजनक तरीका हो सकता है: अपनी स्वयं की घूर्णी ऊर्जा का त्याग करके, यह आसपास के कणों को अत्यधिक उच्च ऊर्जा तक गति प्रदान करता है और आकाशगंगा में कुछ ब्रह्मांडीय किरणों के लिए शक्ति प्रदान करता है।

17 अक्टूबर 2026 को, SciTechDaily ने इस तंत्र पर एक नवीनतम सैद्धांतिक अध्ययन की रिपोर्ट दी। शोधकर्ताओं का प्रस्ताव है कि धनु A* ब्लैक होल की घूर्णी ऊर्जा को "चुंबकीय पेनरोज़ प्रक्रिया" नामक एक तंत्र के माध्यम से प्रोटॉन में स्थानांतरित कर सकता है, जिससे ये कण कई पेटाइलेक्ट्रॉनवोल्ट (पीईवी) के ऊर्जा स्तर तक पहुंच सकते हैं। शोध के परिणाम इस परिकल्पना का समर्थन करते हैं कि सैजिटेरियस ए* आकाशगंगा में एक प्राकृतिक अति-उच्च-ऊर्जा कण त्वरक हो सकता है।

अध्ययन 2 सितंबर, 2026 को प्रीप्रिंट के रूप में जारी किया गया था, जिसका शीर्षक था "सैजिटेरियस ए* एक गैलेक्टिक इलेक्ट्रॉन वोल्टाइक कण त्वरक के रूप में: चुंबकीय पेनरोज़ प्रक्रिया के बहु-संदेशवाहक लक्षण।" सैद्धांतिक मॉडलिंग के माध्यम से, अनुसंधान टीम ने विश्लेषण किया कि ब्लैक होल के पास के कण अत्यधिक उच्च ऊर्जा कैसे प्राप्त करते हैं, और यह प्रक्रिया अपने पीछे क्या संकेत छोड़ सकती है जिसे खगोलीय अवलोकनों द्वारा पहचाना जा सकता है। वर्तमान में, यह अभी भी एक सैद्धांतिक व्याख्या है जिसे अवलोकन द्वारा परीक्षण करने की आवश्यकता है, और इसका मतलब यह नहीं है कि वैज्ञानिकों ने पुष्टि की है कि आकाशगंगा के केंद्र में ब्लैक होल इस तरह से ब्रह्मांडीय किरणों को तेज कर रहा है।

कॉस्मिक किरणें उच्च-ऊर्जा कण हैं जो अत्यधिक उच्च गति से अंतरिक्ष में यात्रा करते हैं, जिसमें प्रोटॉन, परमाणु नाभिक और थोड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉन शामिल हैं। उनकी ऊर्जा सीमा बेहद व्यापक है, और कुछ ब्रह्मांडीय किरणें मौजूदा कण त्वरक के साथ मनुष्य द्वारा प्राप्त की जा सकने वाली ऊर्जा से कहीं अधिक ऊर्जा ले जाती हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से यह पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं कि ये कण कहां से आते हैं और प्रकृति उन्हें ऐसी आश्चर्यजनक ऊर्जाओं तक पहुंचाने के लिए किस तंत्र का उपयोग करती है।

पृथ्वी पर, मनुष्य विद्युत क्षेत्रों के माध्यम से आवेशित कणों की ऊर्जा को धीरे-धीरे बढ़ाने के लिए बड़े कण त्वरक का उपयोग करते हैं। लेकिन ब्रह्मांड में, सुपरनोवा अवशेष, पल्सर हवाएं और ब्लैक होल के आसपास का चरम वातावरण सभी प्राकृतिक कण त्वरक बन सकते हैं। आकाशगंगा का केंद्र विशेष चिंता का विषय है क्योंकि इसमें सुपरमैसिव ब्लैक होल, बड़ी मात्रा में गैस, मजबूत चुंबकीय क्षेत्र और एक जटिल उच्च-ऊर्जा विकिरण वातावरण शामिल है।

शोधकर्ताओं का अनुमान है कि धनु A* के पास के प्रोटॉन को कई पेटा इलेक्ट्रॉन वोल्ट की ऊर्जा तक त्वरित किया जा सकता है। एक पेटा इलेक्ट्रॉन वोल्ट 1,000 ट्रिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट या 10¹⁵ इलेक्ट्रॉन वोल्ट के बराबर है। यह ऊर्जा स्तर लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में प्रोटॉन टकराव से प्राप्त एकल प्रोटॉन की ऊर्जा से कहीं अधिक है। इसलिए, यदि प्रासंगिक तंत्र वास्तव में मौजूद है, तो धनु A* आकाशगंगा में उच्च-ऊर्जा कणों के महत्वपूर्ण स्रोतों में से एक बन सकता है।

इस प्रकार का खगोलीय पिंड जो प्रोटॉन को इलेक्ट्रॉन वोल्ट के ऊर्जा स्तर तक त्वरित कर सकता है उसे "पेवाट्रॉन" कहा जाता है, जो इलेक्ट्रॉन वोल्ट स्तर का एक कण त्वरक है। खगोलविदों ने आकाशगंगा के केंद्र में उच्च-ऊर्जा गामा किरणों को देखा है, लेकिन क्या ये विकिरण ब्लैक होल के पास कण त्वरण से आते हैं या बड़े पैमाने पर ब्रह्मांडीय किरणों के साथ अन्य खगोलीय पिंडों की बातचीत से आते हैं, यह अभी भी विवादास्पद है।

आम तौर पर, ब्लैक होल के चारों ओर चमकीला विकिरण मुख्य रूप से उस सामग्री से आता है जो गिरने से पहले ब्लैक होल में गिरी थी। ब्लैक होल के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के तहत गैस इकट्ठा होती है, संपीड़ित होती है और गर्म होती है, जिससे उच्च तापमान अभिवृद्धि प्रवाह या अभिवृद्धि डिस्क बनती है, और सामग्री अंततः घटना क्षितिज को पार करने से पहले बड़ी मात्रा में ऊर्जा छोड़ती है।

लेकिन ब्लैक होल स्वयं केवल ऊर्जा नहीं निगलते। घूमने वाले ब्लैक होल के लिए, उनके घूमने से होने वाली ऊर्जा को कुछ शर्तों के तहत भी निकाला जा सकता है। यह वह तंत्र है जो सीधे ब्लैक होल की घूर्णी ऊर्जा का उपयोग करता है जिस पर शोधकर्ता इस समय ध्यान केंद्रित कर रहे हैं।

इस सिद्धांत का पता 1969 में भौतिक विज्ञानी रोजर पेनरोज़ द्वारा प्रस्तावित पेनरोज़ प्रक्रिया से लगाया जा सकता है। सामान्य सापेक्षता के अनुसार, एक घूमते हुए ब्लैक होल के चारों ओर "एर्गोस्फीयर" नामक एक क्षेत्र होता है। यहां, ब्लैक होल का घूर्णन आस-पास के अंतरिक्ष-समय को इतनी मजबूती से खींचता है कि वस्तुएं दूर के पर्यवेक्षक के सापेक्ष स्थिर नहीं रह सकती हैं, लेकिन उन्हें ब्लैक होल के घूर्णन की दिशा में आगे बढ़ना चाहिए।

कुछ शर्तों के तहत, यदि कण ऊर्जा परत में प्रवेश करते हैं और उचित विभाजन प्रक्रियाओं से गुजरते हैं, तो उनमें से कुछ अनंत के सापेक्ष परिभाषित नकारात्मक ऊर्जा वाले ब्लैक होल में गिर सकते हैं, जबकि दूसरा भाग मूल कणों की तुलना में अधिक ऊर्जा के साथ बच सकता है। भागने वाले कणों द्वारा प्राप्त अतिरिक्त ऊर्जा ब्लैक होल की घूर्णी ऊर्जा से ही आती है।

इसे तेजी से घूमने वाली मशीन से यांत्रिक ऊर्जा निकालने के रूप में सोचें: भागने वाले कण अतिरिक्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं, जबकि ब्लैक होल की घूर्णी ऊर्जा तदनुसार कम हो जाती है। यहां उल्लिखित "अपनी स्वयं की ऊर्जा की खपत" का मतलब यह नहीं है कि ब्लैक होल ईंधन की तरह जलता है, बल्कि इसकी घूर्णी ऊर्जा बाहरी कणों में स्थानांतरित हो जाती है।

शोधकर्ताओं ने इस प्रक्रिया में चुंबकीय क्षेत्रों की भूमिका पर भी विचार किया। चुंबकीय पेनरोज़ प्रक्रिया आवेशित कणों की गति और ऊर्जा वितरण को बदलने के लिए ब्लैक होल के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करती है, ताकि ब्लैक होल की घूर्णी ऊर्जा को प्रोटॉन जैसे आवेशित कणों में अधिक प्रभावी ढंग से स्थानांतरित किया जा सके।

इस अध्ययन में प्रस्तावित मॉडल में, मुख्य लिंक ब्लैक होल के आसपास गर्म गैस में परमाणु प्रतिक्रियाओं से शुरू होता है। कुछ परमाणु प्रतिक्रियाएँ न्यूट्रॉन उत्पन्न कर सकती हैं। इन न्यूट्रॉनों के ब्लैक होल की ऊर्जा परत में प्रवेश करने के बाद, वे रेडियोधर्मी क्षय से गुजर सकते हैं, जिससे प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और एंटीन्यूट्रिनो का उत्पादन होता है।

न्यूट्रॉन स्वयं अनावेशित होते हैं और इसलिए प्रोटॉन की तरह चुंबकीय क्षेत्र के लोरेंत्ज़ बल से सीधे प्रभावित नहीं होते हैं। लेकिन न्यूट्रॉन के क्षय के बाद उत्पन्न प्रोटॉन में विद्युत आवेश होता है और यह आसपास के चुंबकीय क्षेत्र के साथ संपर्क कर सकता है। शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि सही परिस्थितियों में, ये प्रोटॉन ब्लैक होल के घूमने से ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं और बाद में व्यापक अंतरतारकीय अंतरिक्ष में भाग सकते हैं।

इस तंत्र के लिए ब्लैक होल के अत्यधिक सक्रिय होने की आवश्यकता नहीं है। धनु A* की वर्तमान अभिवृद्धि गतिविधि अपेक्षाकृत कमजोर है, लेकिन इसमें अभी भी एक विशाल द्रव्यमान और संभावित रूप से काफी घूर्णी ऊर्जा है। जब तक आसपास के वातावरण में सही चुंबकीय क्षेत्र, कण उत्पादन की स्थिति और ज्यामिति है, ऊर्जा निष्कर्षण प्रक्रिया संभव है।

हालाँकि, मॉडल को आकाशगंगा के वास्तविक केंद्र पर लागू किया जा सकता है या नहीं यह अभी भी कई मापदंडों पर निर्भर करता है जो अभी तक पूरी तरह से निर्धारित नहीं किए गए हैं, जिसमें ब्लैक होल के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत, कण उत्पादन दर, ब्लैक होल रोटेशन स्थिति और उनके भागने के दौरान उच्च-ऊर्जा कणों द्वारा होने वाले विभिन्न नुकसान शामिल हैं।

यदि उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन ब्लैक होल के आसपास से बच जाते हैं, तो वे आकाशगंगा के केंद्र में घने गैस से टकरा सकते हैं क्योंकि वे बाहर की ओर फैलते हैं, जिससे उच्च-ऊर्जा गामा किरणें और न्यूट्रिनो उत्पन्न होते हैं। ये द्वितीयक कण वैज्ञानिकों को सिद्धांतों का परीक्षण करने का एक महत्वपूर्ण तरीका प्रदान करते हैं।

गामा किरणें अत्यधिक उच्च-ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं जो अनावेशित होती हैं, इसलिए जब अंतरतारकीय अंतरिक्ष से गुजरती हैं, तो वे ब्रह्मांडीय किरणों में आवेशित कणों की तरह चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा अत्यधिक पुनर्निर्देशित नहीं होती हैं। उनके प्रसार की दिशा अक्सर खगोलविदों को विकिरण को उसके स्रोत तक वापस लाने में मदद करती है। इसके विपरीत, कॉस्मिक किरणों में प्रोटॉन इंटरस्टेलर चुंबकीय क्षेत्रों से प्रभावित होते हैं और उनके प्रक्षेप पथ को काफी घुमावदार किया जा सकता है, जिससे यह निर्धारित करना मुश्किल हो जाता है कि वे पृथ्वी पर आने वाली दिशा से सीधे शुरू में कहां तेज हुए।

अनुसंधान टीम ने गामा किरण ऊर्जा स्पेक्ट्रम की गणना की जो चुंबकीय पेनरोज़ प्रक्रिया द्वारा उत्पादित की जा सकती है और मौजूदा अवलोकनों के साथ मॉडल परिणामों की तुलना की। शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि इस तंत्र द्वारा उत्पादित विकिरण उच्च-ऊर्जा गामा-रे अवलोकनों में कुछ संकेतों में योगदान दे सकता है, जिनमें उच्च-ऊर्जा स्टीरियोस्कोपिक टेलीस्कोप सिस्टम एच.ई.एस.एस. द्वारा पता लगाए गए सिग्नल भी शामिल हैं। और उच्च ऊंचाई वाले जल चेरेनकोव गामा-रे वेधशाला HAWC।

यदि विभिन्न सैद्धांतिक मॉडलों द्वारा अनुमानित ऊर्जा स्पेक्ट्रम विशेषताओं को अधिक सटीक रूप से मापा जा सकता है, तो शोधकर्ताओं के पास यह निर्धारित करने का अवसर होगा कि ब्लैक होल रोटेशन ऊर्जा निष्कर्षण तंत्र वास्तव में आकाशगंगा के केंद्र में काम कर रहा है या नहीं।

भविष्य का अवलोकन करने वाले उपकरण इस सिद्धांत के परीक्षण के लिए महत्वपूर्ण हो सकते हैं। शोध दल ने बताया कि नियोजित दक्षिणी गोलार्ध वाइड-फील्ड गामा-रे वेधशाला (एसडब्ल्यूजीओ) से इसके मॉडल द्वारा अनुमानित प्रासंगिक संकेतों का पता लगाने की उम्मीद है, और चेरेनकोव टेलीस्कोप ऐरे वेधशाला (सीटीएओ) कुछ सैद्धांतिक परिदृश्यों का भी परीक्षण कर सकती है।

एसडब्ल्यूजीओ ने उच्च-ऊर्जा गामा किरणों की निरंतर निगरानी के लिए एक बड़े क्षेत्र का पता लगाने वाले सरणी का उपयोग करने की योजना बनाई है, जो विशेष रूप से आकाशगंगा के केंद्र जैसे महत्वपूर्ण आकाश क्षेत्रों के अवलोकन के लिए उपयुक्त है। वाइड-फील्ड उपकरण दूरबीनों की तुलना में लंबे समय तक आकाश में उच्च-ऊर्जा विकिरण में परिवर्तन की निगरानी कर सकते हैं, जिन्हें केवल सीमित समय के लिए एक विशिष्ट लक्ष्य पर इंगित किया जा सकता है, जिससे शोधकर्ताओं को चल रहे कण त्वरण प्रक्रियाओं का अध्ययन करने में मदद मिलती है।

हालाँकि, अकेले उच्च-ऊर्जा गामा किरणों की खोज चुंबकीय पेनरोज़ प्रक्रिया के अस्तित्व को साबित करने के लिए पर्याप्त नहीं है। आकाशगंगा के केंद्र में पर्यावरण बेहद जटिल है, जिसमें न केवल सुपरमैसिव ब्लैक होल हैं, बल्कि बड़ी संख्या में तारे, घने गैस बादल, उच्च-ऊर्जा कण त्वरण के अन्य संभावित स्रोत और व्यापक विकिरण की एक विस्तृत श्रृंखला भी है। विभिन्न तंत्र समान प्रेक्षित सिग्नल उत्पन्न कर सकते हैं।

इसलिए वैज्ञानिकों को गामा किरणों को अन्य प्रकार के अवलोकनों, विशेषकर न्यूट्रिनो संकेतों के साथ संयोजित करने की आवश्यकता है। जब उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन गैस से टकराते हैं, तो गामा किरणें उत्पन्न करने के अलावा, वे न्यूट्रिनो भी उत्पन्न कर सकते हैं। न्यूट्रिनो पदार्थ के साथ बेहद कमजोर तरीके से संपर्क करते हैं और घने आकाशीय वातावरण से बच सकते हैं, जिससे शोधकर्ताओं को कण त्वरण प्रक्रियाओं के बारे में एक और सुराग मिलता है।

लेकिन वर्तमान में, आकाशगंगा के केंद्र में न्यूट्रिनो अवलोकनों ने प्रासंगिक तंत्र को निर्धारित करने के लिए पर्याप्त परिणाम नहीं दिए हैं। सितंबर 2026 में, HAWC के सहयोग से आइसक्यूब न्यूट्रिनो वेधशाला द्वारा प्रकाशित एक विश्लेषण में आकाशगंगा के केंद्र में कोई महत्वपूर्ण न्यूट्रिनो संकेत नहीं मिला और संबंधित विकिरण की तीव्रता पर नई सीमाएँ निर्धारित की गईं। शोधकर्ताओं ने बताया कि भविष्य में, अधिक संवेदनशील न्यूट्रिनो अवलोकन सुविधाएं जैसे कि आइसक्यूब-जेन 2, केएम 3 नेट और पी-वन वैज्ञानिकों को यह निर्धारित करने में मदद कर सकती हैं कि क्या आकाशगंगा के केंद्र में उच्च ऊर्जा गामा किरणें मुख्य रूप से प्रोटॉन और गैस के बीच बातचीत से आती हैं।

यह पृष्ठभूमि यह भी दिखाती है कि यद्यपि ब्लैक होल ऊर्जा निष्कर्षण तंत्र का एक स्पष्ट सैद्धांतिक आधार है, फिर भी इसे वास्तविक अवलोकनों से जोड़ने के लिए समृद्ध और अधिक सटीक डेटा की आवश्यकता है। शोधकर्ताओं को उच्च-ऊर्जा विकिरण के अन्य संभावित स्रोतों को खारिज करना चाहिए और सत्यापित करना चाहिए कि सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई वर्णक्रमीय विशेषताएं वास्तव में मौजूद हैं या नहीं।

इस अध्ययन का महत्व यह है कि यह आकाशगंगा के केंद्र में उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों के स्रोत के लिए एक स्पष्टीकरण प्रदान करता है जिसका आगे परीक्षण किया जा सकता है। परंपरागत रूप से, वैज्ञानिक आमतौर पर इस बात पर ध्यान केंद्रित करते हैं कि सुपरनोवा विस्फोट, शॉक तरंगें और चुंबकीय क्षेत्र ब्रह्मांडीय किरणों को कैसे तेज करते हैं; जबकि चुंबकीय पेनरोज़ प्रक्रिया उनका ध्यान ब्लैक होल की घूर्णी ऊर्जा की ओर ले जाती है, जो दर्शाता है कि भले ही ब्लैक होल अपेक्षाकृत शांत स्थिति में हो, यह विशेष भौतिक तंत्र के माध्यम से बाहरी कणों तक ऊर्जा संचारित कर सकता है।

यदि भविष्य के अवलोकन इस बात की पुष्टि करते हैं कि यह प्रक्रिया वास्तव में होती है, तो धनु A* न केवल आकाशगंगा के केंद्र में एक विशाल गुरुत्वाकर्षण स्रोत होगा, बल्कि शक्ति का एक महत्वपूर्ण स्रोत भी हो सकता है जो आकाशगंगा के उच्च-ऊर्जा कण वातावरण को प्रभावित करता है। इससे वैज्ञानिकों को यह समझने में भी मदद मिलेगी कि कैसे सुपरमैसिव ब्लैक होल आसपास की गैस, विकिरण पर्यावरण और ऊर्जा रिलीज के माध्यम से संपूर्ण आकाशगंगा के केंद्रीय क्षेत्र के विकास को प्रभावित करते हैं।

वर्तमान में, शोधकर्ताओं ने जो प्रस्तावित किया है वह अभी भी एक सैद्धांतिक मॉडल है, न कि ब्लैक होल ऊर्जा निष्कर्षण प्रक्रिया जिसकी सीधे पुष्टि की गई है। एसडब्ल्यूजीओ, सीटीएओ और नई पीढ़ी के न्यूट्रिनो अवलोकन उपकरणों के भविष्य के अवलोकन परिणाम यह निर्धारित करने में मदद करेंगे कि क्या ये भविष्यवाणियां वास्तविक ब्रह्मांड के प्रदर्शन के अनुरूप हैं। मनुष्यों के लिए, आकाशगंगा के केंद्र में ब्लैक होल अभी भी कई रहस्य छुपाता है, और कॉस्मिक किरणें इसकी ऊर्जा कैसे काम करती हैं, इसके बारे में महत्वपूर्ण सुराग दे सकती हैं।