अप्रैल 2019 में ईस्टर्न टाइम, इवेंट होराइज़न टेलीस्कोप (ईएचटी) सहयोग टीम ने पहली बार मानव इतिहास में पहली ब्लैक होल छवि जारी की, जो स्पष्ट रूप से एक खगोलीय पिंड को प्रस्तुत करती है जिसे पहले कभी प्रत्यक्ष रूप से नहीं देखा गया है। अब, खगोलविदों की एक बहुराष्ट्रीय टीम ने नासा के चंद्रा एक्स-रे वेधशाला का उपयोग करके उसी सुपरमैसिव ब्लैक होल M87* के प्लाज्मा जेट का "अब तक का सबसे विस्तृत एक्स-रे दृश्य" प्राप्त किया है।
प्रीप्रिंट प्लेटफ़ॉर्म arXiv पर प्रकाशित नवीनतम पेपर के अनुसार, शोधकर्ताओं ने विस्तार से बताया कि कैसे उन्होंने दस साल से अधिक के पैमाने पर इस विशाल ब्रह्मांडीय जेट के विकास को ट्रैक करने के लिए चंद्र टेलीस्कोप से दीर्घकालिक अवलोकन डेटा का उपयोग किया, जो समय के साथ भव्य ब्रह्मांडीय संरचनाओं में परिवर्तनों का अध्ययन करने के लिए वेधशाला की अद्वितीय क्षमता को उजागर करता है। M87* पृथ्वी से लगभग 55 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर कन्या आकाशगंगा समूह में स्थित है। आस-पास की सामग्री ब्लैक होल के मजबूत गुरुत्वाकर्षण द्वारा पकड़ ली जाती है और एक गर्म अभिवृद्धि डिस्क बनाती है। ब्लैक होल के घूर्णन और चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में, यह उच्च-ऊर्जा जेट उत्पन्न करता है जो हजारों प्रकाश-वर्ष तक फैलता है।
खगोल विज्ञान का मानक मॉडल मानता है कि जब एक सुपरमैसिव ब्लैक होल आसपास की गैस और धूल को निगल जाता है, तो सामग्री की डिस्क ब्लैक होल के चारों ओर एक उच्च तापमान वाली, घूमने वाली अभिवृद्धि डिस्क का निर्माण करेगी। ब्लैक होल का शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण और उच्च गति का घूर्णन संयुक्त रूप से आसपास के चुंबकीय क्षेत्र को विकृत कर देता है, जिससे यह दो ध्रुवों पर किरणों में बदल जाता है। ये कुंडलित चुंबकीय क्षेत्र "कण त्वरक" बनते प्रतीत होते हैं, जो लगातार आकाशगंगा के बाहर उच्च-ऊर्जा कण जेट उत्सर्जित करते हैं। नासा के आंकड़ों से पता चलता है कि M87* का जेट 3,000 प्रकाश-वर्ष से अधिक लंबा है, जो प्रकाश की गति के करीब सापेक्ष गति से ब्रह्मांड की गहराई में भागता है, और रेडियो से एक्स-रे तक विभिन्न प्रकार के तरंगबैंडों को कवर करते हुए विकिरण छोड़ता है।
इस शोध का नेतृत्व कनाडा में यूनिवर्सिटी लावल के स्कूल ऑफ साइंस एंड इंजीनियरिंग के डॉक्टरेट छात्र केमिली पोइट्रास ने किया था। टीम ने 2012 और 2025 के बीच चंद्रा द्वारा प्राप्त कई M87* जेट अवलोकन डेटा को संश्लेषित और पुनर्निर्माण करने के लिए उन्नत एक्स-रे छवि प्रसंस्करण तकनीक का उपयोग किया। परंपरागत रूप से, ब्लैक होल जेट की विभिन्न संरचनाओं का अध्ययन करने के लिए एक्स-रे इमेजिंग को रेडियो, ऑप्टिकल और अवरक्त अवलोकनों के साथ जोड़ा गया है। रेडियो टेलीस्कोप जेट में बड़ी, अधिक विस्तारित संरचनाओं को हल करने में अच्छे हैं, जबकि एक्स-रे जेट के सबसे गर्म, सबसे ऊर्जावान भागों के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। हालाँकि, रिज़ॉल्यूशन सीमाओं के कारण, एक्स-रे छवियों को जेट में जटिल विस्तृत संरचनाओं को स्पष्ट रूप से "विभाजित" करना मुश्किल हो गया है।
नवीनतम कार्य में, चंद्रा टीम ने छवियों पर एक तथाकथित "डिकोनवोल्यूशन" प्रक्रिया का प्रदर्शन किया, जिसने छवि रिज़ॉल्यूशन में काफी सुधार किया, जिससे एक्स-रे दृश्य में प्रस्तुत विवरण सटीकता ऑप्टिकल और इन्फ्रारेड दूरबीनों से छवियों के करीब पहुंच गई, जबकि उच्च-ऊर्जा संरचनाओं के लिए एक्स-रे की संवेदनशीलता बरकरार रही। इसका मतलब यह है कि संसाधित चंद्र छवियां एक ही दृश्य क्षेत्र में संरचनात्मक रिज़ॉल्यूशन और उच्च-ऊर्जा जानकारी दोनों को ध्यान में रख सकती हैं, जो जेट के अंदर कण त्वरण तंत्र का अध्ययन करने के लिए एक अधिक शक्तिशाली उपकरण प्रदान करती हैं। दस वर्षों से अधिक समय की टिप्पणियों को ओवरले और विश्लेषण करके, अनुसंधान टीम एक समयरेखा पर एम87* जेट के विकास को सावधानीपूर्वक चित्रित करने में सक्षम थी, जिससे दस साल के पैमाने पर इसकी आंतरिक संरचना के प्रक्षेपवक्र का पता चला।
पोइट्रास ने कहा, "हम पहले भी जेट्स को बदलते हुए देख पाए हैं, लेकिन एक्स-रे तरंग दैर्ध्य में विस्तार के इस स्तर पर कभी नहीं।" वह बताती हैं कि डिकोनवोल्यूशन तकनीकों के माध्यम से, एक्स-रे छवियों में एक साथ उलझी हुई संरचनाओं को अब हल किया जा सकता है, जिससे वैज्ञानिकों को एक दशक से अधिक समय में जेट में विभिन्न घटकों की सापेक्ष गति और परिवर्तनों को अधिक स्पष्ट रूप से ट्रैक करने की अनुमति मिलती है। इस तरह के दीर्घकालिक, सूक्ष्म पैमाने पर समय श्रृंखला अवलोकन यह समझने के लिए महत्वपूर्ण सुराग प्रदान करते हैं कि ब्लैक होल जेट घटना क्षितिज के पास से आकाशगंगा पैमाने तक ऊर्जा कैसे पहुंचाते हैं।
M87* को 2019 में EHT की पहली ब्लैक होल इमेजिंग के लिए लक्ष्य के रूप में चुना गया था, क्योंकि यह एक उज्ज्वल अभिवृद्धि डिस्क और महत्वपूर्ण सापेक्ष जेट के साथ एक "सक्रिय" सुपरमैसिव ब्लैक होल है। इसके विपरीत, हमारी आकाशगंगा के केंद्र में ब्लैक होल धनु A* का वर्तमान वातावरण अपेक्षाकृत "बंजर" है और इसमें पर्याप्त गैस और धूल सामग्री का अभाव है, इसलिए यह कुल मिलाकर अपेक्षाकृत "शांत" स्थिति में है। M87* की उच्च स्तर की गतिविधि न केवल इसे इवेंट होरिजन टेलीस्कोप के लिए एक आदर्श अवलोकन वस्तु बनाती है, बल्कि चंद्रा टीम को जेट के गतिशील विकास का अध्ययन करने के लिए एक उत्कृष्ट नमूना भी प्रदान करती है।
विश्लेषण से पता चलता है कि M87* के जेट का नवीनतम एक्स-रे दृश्य पहले की तुलना में अधिक "गतिशील" प्रतीत होता है। ऊर्जा के इस विशाल जेट के भीतर, कुछ संरचनाएँ लगभग स्थिर दिखाई देती हैं, जबकि अन्य प्रकाश की गति से पाँच गुना अधिक गति से चलने के बराबर दृश्य प्रदर्शित करती हैं। शोधकर्ताओं ने इस बात पर जोर दिया कि इसका मतलब यह नहीं है कि पदार्थ वास्तव में प्रकाश की गति से अधिक है, बल्कि यह "सुपरल्यूमिनल मोशन" नामक एक अवलोकन संबंधी कलाकृति से उत्पन्न होता है। जब जेट में मौजूद सामग्री पृथ्वी की ओर लगभग प्रकाश की गति से चलती है, तो पर्यवेक्षक देखेंगे कि आकाश की पृष्ठभूमि पर जेट का प्रक्षेपण प्रकाश पथ और समय विलंब प्रभावों के कारण प्रकाश की गति से भी तेज गति से आगे बढ़ रहा है।
यह सुपरल्यूमिनल दृश्य प्रभाव खगोलविदों को अपेक्षाकृत कम समय के पैमाने पर चुंबकीय क्षेत्र के साथ जेट में उच्च-ऊर्जा कणों की बातचीत में एक अनूठी खिड़की प्रदान करता है। हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स के एक खगोलशास्त्री और पेपर के सह-लेखक गेरिट शेलेंबर्गर ने कहा कि यह काम लंबे समय के पैमाने पर चरम ब्रह्मांडीय घटनाओं पर नज़र रखने में चंद्रा की निरंतर शक्ति को प्रदर्शित करता है और हमारी समझ को गहरा करने में मदद करता है कि कैसे सुपरमैसिव ब्लैक होल के पास जारी ऊर्जा को जेट के साथ ले जाया जाता है और अंततः आकाशगंगा के वातावरण में जमा किया जाता है जिसमें यह रहता है। इस प्रकार का शोध न केवल ब्लैक होल की भौतिक प्रक्रिया से संबंधित है, बल्कि आकाशगंगाओं के निर्माण और विकास से भी निकटता से संबंधित है।
शोध दल ने नोट किया कि चंद्रा की पुनर्संसाधित, उच्च-विस्तार वाली छवियां यह पता लगाने में मदद करेंगी कि जेट के अंदर कण अत्यधिक ऊर्जा स्तर तक कैसे त्वरित होते हैं। कुछ अवलोकन कोणों से, ये उच्च-ऊर्जा कण और उनका विकिरण प्रदर्शन "भौतिकी के नियमों को तोड़ते हुए" प्रतीत होता है, जो चरम स्थितियों के तहत भौतिक प्रक्रियाओं की हमारी मौजूदा समझ को लगातार चुनौती दे रहा है। प्रासंगिक परिणाम सार्वजनिक रूप से arXiv प्रीप्रिंट प्लेटफ़ॉर्म पर जारी किए गए हैं, और चंद्रा एक्स-रे वेधशाला ने वैज्ञानिक अनुसंधान समुदाय और जनता के लिए इस काम के बारे में अधिक जानने के लिए एक मीडिया नोट भी जारी किया है।