जब एक बड़ा तारा अपने जीवन काल के अंत में गुरुत्वाकर्षण के पतन से गुजरता है, तो एक न्यूट्रॉन स्टार अक्सर परिणाम होता है। स्टार की बाहरी परतों को बड़े पैमाने पर विस्फोट (यानी एक सुपरनोवा) में उड़ाने के बाद यही रहता है और कोर अत्यधिक घनत्व तक संकुचित हो गया है। बाद में, स्टार की रोटेशन दर काफी बढ़ जाती है, और जहां वे विद्युत चुम्बकीय विकिरण के बीम का उत्सर्जन करते हैं, वे "पल्सर" बन जाते हैं।
और अब, 50 साल बाद उन्हें पहली बार ब्रिटिश एस्ट्रोफिजिसिस्ट जॉक्लिन बेल द्वारा खोजा गया था, इन वस्तुओं के अध्ययन के लिए समर्पित पहला मिशन आरोहित होने वाला है। इसे न्यूट्रॉन स्टार इंटीरियर कंपोजिशन एक्सप्लोरर (एनआईसीईआर) के रूप में जाना जाता है, जो दो-भाग का प्रयोग है जिसे इस गर्मी में अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर तैनात किया जाएगा। यदि सब ठीक हो जाता है, तो यह प्लेटफ़ॉर्म सबसे महान खगोलीय रहस्यों में से एक पर प्रकाश डालेगा, और नई तकनीकों का परीक्षण करेगा।
खगोलविद लगभग एक सदी से न्यूट्रॉन सितारों का अध्ययन कर रहे हैं, जिससे उनके द्रव्यमान और रेडी के कुछ बहुत ही सटीक माप निकले हैं। हालाँकि, वास्तव में न्यूट्रॉन तारे के आंतरिक भाग में जो होता है वह एक स्थायी रहस्य बना हुआ है। जबकि कई मॉडल उन्नत किए गए हैं जो भौतिकी को उनके अंदरूनी हिस्सों को नियंत्रित करने का वर्णन करते हैं, यह अभी भी स्पष्ट नहीं है कि इस प्रकार की परिस्थितियों में मामला कैसे व्यवहार करेगा।
आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि न्यूट्रॉन तारे आमतौर पर हमारे सूर्य के द्रव्यमान का लगभग 1.4 गुना (या पृथ्वी के 460,000 गुना द्रव्यमान) को अंतरिक्ष के एक वॉल्यूम के भीतर रखते हैं जो एक शहर का आकार है। इस तरह की स्थिति, जहां काफी मात्रा में पदार्थ बहुत कम मात्रा में पैक किया जाता है - जिसके परिणामस्वरूप गुरुत्वाकर्षण को कुचल दिया जाता है और एक अविश्वसनीय पदार्थ घनत्व - ब्रह्मांड में कहीं और नहीं देखा जाता है।
नासा के गोडार्ड स्पेस फ़्लाइट सेंटर के वैज्ञानिक कीथ गेन्द्रेउ ने हाल ही में नासा के एक प्रेस वक्तव्य में बताया:
“इन परिस्थितियों में पदार्थ की प्रकृति दशकों पुरानी अनसुलझी समस्या है। थ्योरी ने न्यूट्रॉन तारों के अंदरूनी भाग को नियंत्रित करने वाली भौतिकी का वर्णन करने के लिए कई मॉडलों की मेजबानी की है। एनआईसीईआर के साथ, हम आखिरकार इन सिद्धांतों का सटीक अवलोकन कर सकते हैं। "
NICE को नासा के गोडार्ड स्पेस फ़्लाइट सेंटर द्वारा मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ़ टेक्नोलॉजी (MIT), नेवल रिसर्च लेबोरेटरी और यू.एस. और कनाडा के विश्वविद्यालयों की सहायता से विकसित किया गया था। इसमें रेफ्रिजरेटर के आकार का एक उपकरण होता है जिसमें 56 एक्स-रे दूरबीन और सिलिकॉन डिटेक्टर होते हैं। हालांकि यह मूल रूप से 2016 में देर से तैनात होने का इरादा था, एक लॉन्च विंडो इस साल तक उपलब्ध नहीं हुई।
एक बार आईएसएस में बाहरी पेलोड के रूप में स्थापित होने के बाद, यह एक्स-रे बैंड में न्यूट्रॉन सितारों का अवलोकन करके 18 महीने की अवधि में न्यूट्रॉन सितारों (मुख्य रूप से पल्सर) पर डेटा एकत्र करेगा। भले ही ये तारे पूरे स्पेक्ट्रम में विकिरण का उत्सर्जन करते हैं, लेकिन एक्स-रे अवलोकनों को सबसे अधिक आशाजनक माना जाता है जब यह उनकी संरचना और उनसे जुड़ी विभिन्न उच्च-ऊर्जा की घटनाओं के बारे में खुलासा करता है।
इनमें स्टार्क्वेक, थर्मोन्यूक्लियर विस्फोट और ब्रह्मांड में ज्ञात सबसे शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र शामिल हैं। ऐसा करने के लिए, एनआईसीईआर इन सितारों के चुंबकीय क्षेत्र और चुंबकीय ध्रुवों से उत्पन्न एक्स-रे एकत्र करेगा। यह कुंजी है, क्योंकि यह ध्रुवों पर है कि न्यूट्रॉन स्टार के चुंबकीय क्षेत्र की ताकत कणों को फंसाने और सतह पर बारिश का कारण बनती है, जो एक्स-रे पैदा करती है।
पल्सर में, यह इन तीव्र चुंबकीय क्षेत्र हैं जो ऊर्जावान कणों को विकिरण के केंद्रित बीम बनते हैं। ये बीम वे होते हैं जो पल्सर को अपना नाम देते हैं, जैसा कि वे स्टार के रोटेशन के लिए चमक के रूप में दिखाई देते हैं (उन्हें उनकी "लाइटहाउस" जैसी उपस्थिति देते हैं)। जैसा कि भौतिकविदों ने देखा है, ये स्पंदना पूर्वानुमान योग्य हैं, और इसलिए इसका उपयोग उसी तरह किया जा सकता है जैसे परमाणु-घड़ियां और ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम पृथ्वी पर यहां हैं।
जबकि एनआईसीईआर का प्राथमिक लक्ष्य विज्ञान है, यह प्रौद्योगिकी के नए रूपों के परीक्षण की संभावना भी प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, इस उपकरण का उपयोग स्वायत्त एक्स-रे पल्सर-आधारित नेविगेशन के पहले-पहले प्रदर्शन के लिए किया जाएगा। एक्स-रे टाइमिंग और नेविगेशन टेक्नोलॉजी (SEXTANT) के लिए स्टेशन एक्सप्लोरर के हिस्से के रूप में, टीम पल्सरों द्वारा उत्पन्न एक्स-रे बीम का पता लगाने के लिए NICER के दूरबीनों का उपयोग करेगी ताकि उनके दालों के आगमन के समय का अनुमान लगाया जा सके।
फिर टीम ऑन-बोर्ड नेविगेशन समाधान बनाने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए एल्गोरिदम का उपयोग करेगी। भविष्य में, इंटरस्टेलर स्पेसशिप सैद्धांतिक रूप से अपने स्थान की गणना करने के लिए स्वायत्त रूप से इस पर भरोसा कर सकते हैं। यह wold उन्हें NASA के डीप स्पेस नेटवर्क (DSN) पर भरोसा किए बिना अंतरिक्ष में अपना रास्ता खोजने की अनुमति देता है, जिसे दुनिया में सबसे संवेदनशील दूरसंचार प्रणाली माना जाता है।
नेविगेशन से परे, एनआईसीईआर परियोजना भी एक्स-रे आधारित संचार (एक्सकॉम) की व्यवहार्यता का पहला परीक्षण करने की उम्मीद करती है। डेटा भेजने और प्राप्त करने के लिए एक्स-रे का उपयोग करके (इसी तरह हम वर्तमान में रेडियो तरंगों का उपयोग करते हैं), अंतरिक्ष यान अंतर दूरी पर प्रति सेकंड गीगाबिट्स की दर से डेटा प्रसारित कर सकता है। इस तरह की क्षमता से हम क्रिमिनल मिशन, रोवर और ऑर्बिटर्स के साथ संवाद करने के तरीके में क्रांति ला सकते हैं।
दोनों प्रदर्शनों का केंद्र संशोधित एक्स-रे स्रोत (एमएक्सएस) है, जिसे एनआईसीईआर टीम ने पेलोड के डिटेक्टरों को कैलिब्रेट करने और नेविगेशन एल्गोरिदम का परीक्षण करने के लिए विकसित किया है। तेजी से बदलती तीव्रता के साथ एक्स-रे उत्पन्न करना (प्रति सेकंड और कई बार स्विच करके), यह डिवाइस एक न्यूट्रॉन स्टार के धड़कन का अनुकरण करेगा। जैसा कि गेंड्रेउ ने समझाया:
“यह एक बहुत ही दिलचस्प प्रयोग है जो हम अंतरिक्ष स्टेशन पर कर रहे हैं। हमें नासा मुख्यालय में विज्ञान और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के लोगों का बहुत समर्थन मिला है। उन्होंने हमें उन तकनीकों को आगे बढ़ाने में मदद की है जो एनआईसीईआर को संभव बनाती हैं और साथ ही उन एनआईसीईआर को प्रदर्शित करेगी। मिशन कई अलग-अलग स्तरों पर ट्रेल्स को धधक रहा है। "
यह आशा की जाती है कि एमएक्सएस अगले साल किसी समय स्टेशन पर जहाज करने के लिए तैयार होगा; किस समय, नेविगेशन और संचार प्रदर्शन शुरू हो सकते हैं। और यह उम्मीद है कि 25 जुलाई से पहले, जो बेल की खोज की 50 वीं वर्षगांठ को चिह्नित करेगा, टीम ने इस वर्ष के लिए निर्धारित वैज्ञानिक सम्मेलनों में निष्कर्ष प्रस्तुत करने के लिए पर्याप्त डेटा एकत्र किया होगा।
यदि सफल होता है, तो NICER हमारी समझ में क्रांतिकारी बदलाव ला सकता है कि न्यूट्रॉन तारे (और सुपर सघन अवस्था में कैसे बात करते हैं) व्यवहार करते हैं। यह ज्ञान हमें अन्य ब्रह्माण्ड संबंधी रहस्यों जैसे ब्लैक होल को समझने में भी मदद कर सकता है। उस के शीर्ष पर, एक्स-रे संचार और नेविगेशन अंतरिक्ष की खोज में क्रांति ला सकता है और यात्रा कर सकता है जैसा कि हम जानते हैं। घर के करीब स्थित रोबोटिक मिशन से अधिक रिटर्न प्रदान करने के अलावा, यह बाहरी सौर मंडल के स्थानों और उससे भी आगे के स्थानों के लिए अधिक आकर्षक मिशनों को सक्षम कर सकता है।
