खगोलविदों की एक अंतरराष्ट्रीय शोध टीम ने हाल ही में घोषणा की है कि उन्होंने दूर के ब्लेजर पीकेएस 1424+240 के लंबे समय से चले आ रहे रहस्य को सफलतापूर्वक सुलझा लिया है, जिसमें बताया गया है कि यह वस्तु अभी भी देखी गई सबसे चमकदार उच्च-ऊर्जा गामा किरणों और ब्रह्मांडीय न्यूट्रिनो में से एक का उत्पादन क्यों कर सकती है, भले ही इसकी जेट गति धीमी प्रतीत होती है। प्रासंगिक परिणाम 6 जून को खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी पत्रों में प्रकाशित किए गए थे।
पीकेएस 1424+240 पृथ्वी से अरबों प्रकाश वर्ष दूर है, लेकिन खगोलीय समुदाय में लंबे समय से प्रसिद्ध है। यह अत्यधिक उच्च-ऊर्जा गामा किरणों का एक महत्वपूर्ण स्रोत है और वर्तमान में आकाश में ज्ञात सबसे चमकीले न्यूट्रिनो ब्लेज़र में से एक है। यह आइसक्यूब न्यूट्रिनो वेधशाला के नौ-वर्षीय न्यूट्रिनो ऑल-स्काई मानचित्र में सबसे प्रमुख उच्च-ऊर्जा चोटियों में से एक से मेल खाता है। शोध दल ने बताया कि यह अध्ययन न केवल एक खगोलीय पिंड से संबंधित है, बल्कि समकालीन उच्च-ऊर्जा खगोल भौतिकी की एक मुख्य समस्या की ओर भी सीधे इशारा करता है - कैसे चरम ब्रह्मांडीय वस्तुएं कणों को अत्यधिक उच्च ऊर्जा में गति देती हैं और साथ ही अत्यधिक उच्च-ऊर्जा फोटॉन और न्यूट्रिनो का उत्पादन करती हैं।
ब्लेज़र एक प्रकार का सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक है जिसका केंद्र एक सुपरमैसिव ब्लैक होल द्वारा संचालित होता है। जबकि ब्लैक होल आसपास की सामग्री को निगलता है, यह ध्रुवों की ओर अपने घूर्णन अक्ष के साथ लगभग प्रकाश की गति से प्लाज्मा जेट को बाहर निकालता है। अन्य सक्रिय गैलेक्टिक नाभिकों की तुलना में, ब्लेज़र की खास बात यह है कि इनमें से एक जेट लगभग पृथ्वी की ओर है, जिससे यह पूरे विद्युत चुम्बकीय बैंड में असाधारण रूप से उज्ज्वल दिखाई देता है। यह वैज्ञानिकों को ब्रह्मांड में सबसे चरम भौतिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए एक प्राकृतिक "प्रयोगशाला" भी प्रदान करता है। कुछ वैज्ञानिक इसकी छवि की ज्यामितीय संरचना और पृथ्वी की ओर निर्देशित जेट के कारण, पीकेएस 1424+240 को गहरे अंतरिक्ष में "सौरोन की आंख" के समान बताते हैं।
सैद्धांतिक अपेक्षाओं के अनुसार, सबसे चमकीले गामा-रे ब्लेज़र अक्सर जेट संरचनाओं के साथ होते हैं जो रेडियो अवलोकनों में बहुत तेज़ी से आगे बढ़ते हुए दिखाई देते हैं। हालाँकि, पीकेएस 1424+240 के रेडियो अवलोकनों से पता चला कि इसके जेट असामान्य रूप से धीमे प्रतीत होते हैं, एक विरोधाभास जो लंबे समय से चल रही बहस का हिस्सा बन गया जिसे "डॉपलर कारक संकट" के रूप में जाना जाता है। सच्चाई का पता लगाने के लिए, शोध दल ने वेरी लॉन्ग बेसलाइन एरे (वीएलबीए) से 15 वर्षों के अवलोकन डेटा को पुनः प्राप्त और विश्लेषण किया, जिसमें महाद्वीपीय संयुक्त राज्य अमेरिका, हवाई और सेंट क्रॉइक्स में कुल 10 रेडियो एंटेना शामिल हैं।
वैज्ञानिक व्यापक क्षेत्र में वितरित रेडियो दूरबीनों से संकेतों को संयुक्त रूप से संसाधित करने के लिए बहुत लंबी बेसलाइन इंटरफेरोमेट्री (वीएलबीआई) तकनीक का उपयोग करते हैं, जो अत्यधिक उच्च कोणीय रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने के लिए "अर्थ-कैलिबर" वर्चुअल टेलीस्कोप का उपयोग करने के बराबर है। टीम ने जेट का पहले से कहीं अधिक गहरा और अधिक विस्तृत दृश्य बनाने के लिए 2009 और 2025 के बीच प्राप्त ध्रुवीकरण जानकारी के साथ कुल 42 रेडियो छवियों को जोड़ा। ये अवलोकन दीर्घकालिक परियोजना MOJAVE (वीएलबीए के साथ सक्रिय गैलेक्टिक न्यूक्लियस जेट की निगरानी) का हिस्सा हैं, जिसका उद्देश्य सक्रिय गैलेक्टिक जेट की चमक, ध्रुवीकरण और चुंबकीय क्षेत्र संरचना का व्यवस्थित रूप से अध्ययन करना है ताकि यह समझा जा सके कि सुपरमैसिव ब्लैक होल के पास गतिविधि उच्च-ऊर्जा विकिरण और न्यूट्रिनो उत्पादन से कैसे जुड़ी है।
"जब हमने इस छवि का पुनर्निर्माण किया, तो यह बेहद आश्चर्यजनक थी," पहले लेखक यूरी कोवालेव ने कहा, जो म्यू एसईएस परियोजना का नेतृत्व करते हैं और अब मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर रेडियो एस्ट्रोनॉमी में हैं। "हमने ऐसा दृश्य कभी नहीं देखा है - एक जेट लगभग हमारे सामने है, जिसके साथ लगभग पूर्ण कुंडलाकार (अंगूठी के आकार की) चुंबकीय क्षेत्र संरचना है।" नतीजे बताते हैं कि पृथ्वी लगभग सीधे इस जेट की धुरी पर है, और इसकी दृष्टि रेखा का कोण 0.6 डिग्री से कम है। दूसरे शब्दों में, मनुष्य लगभग सीधे जेट की दिशा में देख रहे हैं।
यह ज्यामितीय संरचना रहस्य को सुलझाने की कुंजी बन गई। चूंकि जेट लगभग सटीक रूप से पृथ्वी की ओर इंगित किया गया है, सापेक्षता में डॉपलर ब्राइटनिंग प्रभाव हमारी दिशा में इसकी स्पष्ट चमक को काफी बढ़ा देगा। अध्ययन में पाया गया कि यह प्रभाव विकिरण को लगभग 30 गुना तक बढ़ा सकता है, और साथ ही प्रक्षेपण प्रभाव के कारण जेट रेडियो छवियों में वास्तव में धीमी गति से चलता हुआ दिखाई देता है, जिससे एक क्लासिक "ऑप्टिकल भ्रम" पैदा होता है। मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर रेडियो एस्ट्रोनॉमी के सह-लेखक जैक लिविंगस्टन ने बताया कि यह संरेखण न केवल चमक में अत्यधिक वृद्धि की व्याख्या करता है, बल्कि "जेट बहुत धीमा है" की लंबे समय से चली आ रही समस्या को भी स्वाभाविक रूप से हल करता है।
लगभग "सिर पर" परिप्रेक्ष्य भी वैज्ञानिकों को जेट में चुंबकीय क्षेत्र के विवरण को देखने का एक दुर्लभ अवसर प्रदान करता है। ध्रुवीकृत रेडियो संकेतों की मदद से, टीम ने जेट में एक स्पष्ट रिंग-आकार (डोनट-आकार) चुंबकीय क्षेत्र घटक का पता लगाया, जिसने संकेत दिया कि जेट में निरंतर प्रवाह होता है, और इसका चुंबकीय क्षेत्र जेट के उत्सर्जन, कोलिमेशन और स्थिरता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। शोधकर्ताओं का अनुमान है कि यह नाजुक चुंबकीय संरचना भी प्रमुख तंत्रों में से एक हो सकती है जो उच्च-ऊर्जा गामा किरणों और न्यूट्रिनो का उत्पादन करने के लिए कणों को पर्याप्त गति प्रदान करती है।
"इस समस्या को सुलझाने से यह और पुष्टि होती है कि सुपरमैसिव ब्लैक होल वाले सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक न केवल उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों के शक्तिशाली त्वरक हैं, बल्कि प्रोटॉन त्वरण के लिए प्राकृतिक कारखाने भी हैं। यह हमारे द्वारा देखे गए उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो का स्रोत है।" कोवालेव ने जोर दिया। यह शोध यूरोपीय अनुसंधान परिषद द्वारा वित्त पोषित म्यूएसईएस (मल्टी-मैसेंजर हाई एनर्जी स्टडी) परियोजना का हिस्सा है, जो यह पता लगाने पर केंद्रित है कि कैसे सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक कणों को गति देते हैं और प्रकाश और न्यूट्रिनो जैसे विभिन्न ब्रह्मांडीय संकेतों में अपनी छाप छोड़ते हैं। वैज्ञानिक समुदाय आमतौर पर मानता है कि प्रोटॉन त्वरण प्रक्रिया और न्यूट्रिनो के उत्पादन के बीच सटीक संबंध का पता लगाना आज खगोल भौतिकी में सबसे महत्वपूर्ण अनसुलझी समस्याओं में से एक है।
नवीनतम परिणाम न केवल बताते हैं कि क्यों कुछ ब्लेज़र अभी भी अत्यधिक उज्ज्वल उच्च-ऊर्जा विकिरण उत्सर्जित कर सकते हैं, भले ही जेट "धीमे" प्रतीत होते हों, बल्कि अधिक स्थूल स्तर पर कई प्रमुख भौतिक तत्वों के बीच संबंध को भी मजबूत करते हैं: सापेक्ष जेट, चुंबकीय क्षेत्र संरचनाएं, गामा किरणें और उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो। अनुसंधान टीम ने कहा कि यह खोज ब्रह्मांड में सबसे शक्तिशाली प्राकृतिक कण त्वरक को समझने के लिए नए सुरागों का खुलासा करती है, और बहु-संदेशवाहक खगोल विज्ञान के लिए महत्वपूर्ण ज्ञान प्रदान करती है - फोटॉन और न्यूट्रिनो जैसे कई "संदेशवाहकों" का संयुक्त रूप से विश्लेषण करके, मनुष्यों से ब्रह्मांड में चरम घटनाओं की वास्तविक उपस्थिति को अधिक व्यापक रूप से बहाल करने की उम्मीद की जाती है।