कैसे सर्पिल आकाशगंगाओं को उनका आकार मिलता है

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सर्पिल आकाशगंगाएँ एक प्रतिष्ठित रूप हैं। वे उत्पाद लोगो और अन्य स्थानों के सभी प्रकारों में उपयोग किए जाते हैं। हम एक में भी रहते हैं। और यद्यपि यह स्पष्ट हो सकता है कि वे अपनी आकृति कैसे प्राप्त करते हैं, घूर्णन करके, यह मामला नहीं है।

वैज्ञानिक अभी भी सर्पिल आकाशगंगाओं से हैरान हैं, और वे सितारों से भरे हुए सुरुचिपूर्ण हथियारों के साथ अपना रूप कैसे प्राप्त करते हैं। SOFIA, इन्फ्रारेड एस्ट्रोनॉमी के लिए स्ट्रैटोस्फेरिक वेधशाला के साथ काम करने वाले खगोलविदों का अध्ययन है कि हमारे अपने अलावा अन्य सर्पिल आकाशगंगाओं को देखकर चुंबकीय क्षेत्र क्या भूमिका निभाते हैं। हाल ही में, SOFIA वैज्ञानिकों ने M77 आकाशगंगा का अवलोकन किया, जिसे NGC 1068 के रूप में भी जाना जाता है, और एक नए अध्ययन में अपने परिणाम प्रस्तुत किए।

नए अध्ययन का शीर्षक है "SOFIA / HAWC + NGC 1068 में चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाता है" और इसे एस्ट्रोफिजिकल जर्नल में प्रकाशित किया जाएगा। मुख्य लेखक एनरिक लोपेज-रोड्रिगेज है, जो नासा के एम्स रिसर्च सेंटर में SOFIA विज्ञान केंद्र में एक यूनिवर्सिटी स्पेस रिसर्च एसोसिएशन के वैज्ञानिक हैं।

"चुंबकीय क्षेत्र अदृश्य हैं, लेकिन वे एक आकाशगंगा के विकास को प्रभावित कर सकते हैं," लोपेज़-रोड्रिग्ज ने एक प्रेस विज्ञप्ति में कहा। "हम इस बात की बहुत अच्छी समझ रखते हैं कि गुरुत्वाकर्षण कैसे गेलेक्टिक संरचनाओं को प्रभावित करता है, लेकिन हम सिर्फ भूमिका को सीखना शुरू कर रहे हैं चुंबकीय क्षेत्र।"

M77 लगभग 47 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर एक सर्पिल आकाशगंगा है। यह एक वर्जित सर्पिल आकाशगंगा है, भले ही यह बार दृश्य प्रकाश में नहीं देखी जा सकती है। इसमें एक सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक होता है, जो दृश्य प्रकाश में भी नहीं देखा जाता है, और यह सुपरमेसिव ब्लैक होल (SMBH) को होस्ट करता है जो मिल्की वे के केंद्र में Sgr A *, SMBH के रूप में दोगुना है। M77 मिल्की वे से बड़ा है: यह त्रिज्या में लगभग 85,000 प्रकाश वर्ष है, और मिल्की वे लगभग 53,000 है। M77 में लगभग 300 बिलियन स्टार हैं, जबकि मिल्की वे में 250 बिलियन से 400 बिलियन के बीच है।

एम 77 एक उज्ज्वल सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक (एजीएन) और एक चमकदार सर्कुलेटरी स्टारबर्स्ट दोनों के साथ निकटतम भव्य-डिज़ाइन सर्पिल आकाशगंगा है।

एम 77 की सर्पिल भुजाएँ स्टारबर्स्ट नामक तीव्र तारे के निर्माण से भरी हैं। अदृश्य चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं सर्पिल बाहों का बारीकी से अनुसरण करती हैं, हालांकि हमारी आंखें उन्हें नहीं देख सकती हैं। लेकिन एसओएफआईए कर सकता है, और उनका अस्तित्व व्यापक रूप से आयोजित सिद्धांत का समर्थन करता है जो बताता है कि कैसे इन हथियारों को अपना रूप मिलता है। इसे "घनत्व तरंग सिद्धांत" कहा जाता है।

1960 के मध्य में घनत्व तरंग सिद्धांत विकसित होने से पहले, एक आकाशगंगा में सर्पिल भुजाओं की व्याख्या करने में समस्याएं थीं। "घुमावदार समस्या" के अनुसार सर्पिल हथियार केवल कुछ कक्षाओं के बाद गायब हो जाएंगे और आकाशगंगा के बाकी हिस्सों से अप्रभेद्य होंगे।

यहाँ एक त्वरित वीडियो है जो घुमावदार समस्या को दर्शाता है।

घनत्व तरंग सिद्धांत कहता है कि हथियार खुद तारों और गैस और धूल से अलग होते हैं जो घनत्व तरंगों के माध्यम से यात्रा करते हैं। हथियार स्वयं घनत्व तरंगों के दृश्य भाग होते हैं, और तारे तरंगों से अंदर और बाहर जाते हैं। इसलिए हथियार सितारों से बने स्थायी ढांचे नहीं हैं, भले ही यह कैसा दिखता है।

यहाँ एक लघु वीडियो दिखाया गया है कि कैसे घनत्व तरंगें आकाशगंगाओं में सर्पिल भुजाएँ बनाती हैं।

SOFIA टिप्पणियों से पता चलता है कि चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं हथियारों के पार, 24,000 प्रकाश वर्ष की दूरी तक सभी तरह से फैलती हैं। अध्ययन के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण बल बनाने में मदद करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल चुंबकीय क्षेत्रों को संकुचित कर रहे हैं, जो घनत्व तरंग सिद्धांत का समर्थन करता है।

"यह पहली बार है जब हमने सर्पिल भुजाओं में वर्तमान तारा जन्म के साथ इतने बड़े पैमाने पर चुंबकीय क्षेत्र को देखा है," लोपेज़-रोड्रिक्वेज़ ने कहा। "यह हमेशा रोमांचक सबूत है कि सिद्धांतों का समर्थन करता है रोमांचक है।"

आकाशगंगाओं में चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं का निरीक्षण करना बहुत मुश्किल है, और SOFIA का सबसे नया उपकरण इसे संभव बनाता है। इसे HAWC + या उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाला एयरबोर्न वाइडबैंड कैमरा-प्लस कहा जाता है। HAWC + धूल के दाने का निरीक्षण करने के लिए दूर-अवरक्त में काम करता है, जो M77 में चुंबकीय क्षेत्र लाइनों के लंबवत रूप से संरेखित होते हैं। यह खगोलविदों को अंतर्निहित चुंबकीय क्षेत्र के आकार और दिशा का अनुमान लगाने की अनुमति देता है।

एम 77 में बहुत अधिक संभावित हस्तक्षेप है, जैसे उच्च ऊर्जा वाले कणों से बिखरे हुए प्रकाश और विकिरण, लेकिन दूर-अवरक्त उनके द्वारा अप्रभावित हैं। 89 माइक्रोन तरंग दैर्ध्य में SOFIA की देखने की क्षमता इसे धूल के दानों को स्पष्ट रूप से देखने की अनुमति देती है। HAWC + एक इमेजिंग पोलीमीटर भी है, एक ऐसा उपकरण जो ध्रुवीकृत विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को मापता है और उसकी व्याख्या करता है।

यह अध्ययन केवल एकल सर्पिल बांह आकाशगंगा से संबंधित है, इसलिए अभी और काम किया जाना है। यह स्पष्ट नहीं है कि अनियमितताओं सहित अन्य आकाशगंगाओं की संरचना में चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं कैसे भूमिका निभा सकती हैं। लेकिन ऐसा लग रहा है कि इस टीम ने उन आकाशगंगाओं के अध्ययन का एक तरीका विकसित किया है।

जैसा कि वे अपने पेपर के निष्कर्ष में कहते हैं, “एम 82 और एनजीसी 253 (जोन्स एट अल। 2019) के हमारे पूर्व अध्ययनों के साथ यहां प्रस्तुत किए गए परिणाम, सबूत देते हैं कि एफआईआर (सुदूर-अवरक्त) ध्रुवीकरण एक मूल्यवान उपकरण हो सकता है। बाहरी आकाशगंगाओं में चुंबकीय क्षेत्र संरचना का अध्ययन करने के लिए, विशेष रूप से उच्च ऑप्टिकल गहराई वाले क्षेत्रों में। "