कैसे खगोलविदों से पहले कभी दानव काले छेद जनता तेजी से मापने कर रहे हैं

यह छवि एक कलाकार को केंद्र में एक सुपरमासिव ब्लैक होल द्वारा संचालित क्वासर के आंतरिक क्षेत्रों का प्रतिपादन दिखाती है। जैसे ही गैस और धूल की डिस्क ब्लैक होल में गिरती है, उच्च तापमान प्रकाश पैदा करता है। इस प्रकाश में अंतर खगोलविदों को ब्लैक होल के द्रव्यमान को मापने में मदद कर सकता है।

(छवि: © नाह्स ट्र'एनल / कैथरीन ग्रायर (पेन स्टेट) / एसडीएसएस सहयोग)

ब्रह्मांड में अधिकांश आकाशगंगाओं के केंद्रों में राक्षस ब्लैक होल छिपते हैं, और अब, एक नई तकनीक वैज्ञानिकों को ब्रह्मांड के कुछ सबसे बड़े ब्लैक होल के द्रव्यमान को मापने में मदद कर रही है, यहां तक ​​कि जब वे बहुत ही बेहोश, दूर के केंद्रों पर झूठ बोलते हैं आकाशगंगाओं। नया दृष्टिकोण वैज्ञानिकों की समझ को बेहतर बना सकता है कि ये गोमेद कैसे बनते और विकसित होते हैं, और वे आकाशगंगा के विकास को कैसे प्रभावित करते हैं।

पेन स्टेट के पोस्टडॉक्टोरल साथी, कैथरीन ग्रायर ने स्लोन डिजिटल स्काई सर्वे (एसडीएसएस) के एक बयान में कहा, "यह पहली बार है जब हमने इतने सारे सुपरमैसिव ब्लैक होल के लिए जनता को सीधे मापा है।" ग्रियर्स ने एसडीएसएस डेटा का उपयोग करके तथाकथित सुपरमैसिव ब्लैक होल के धन के द्रव्यमान को मापने के लिए एक परियोजना का नेतृत्व किया। उसने परिणामों की रिपोर्ट मंगलवार (9 जनवरी) को अमेरिकी खगोल विज्ञान समिति, नेशनल हार्बर, मैरीलैंड में की।

"ये नए माप, और उनके जैसे भविष्य के माप, लोगों का अध्ययन करने के लिए महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करेंगे कि कैसे आकाशगंगाएं बढ़ती हैं और पूरे ब्रह्मांडीय समय में विकसित होती हैं," ग्रायर ने कहा। [छवियाँ: ब्रह्मांड के काले छेद]

द्रव्यमान-मापने वाले ब्लैक होल

दशकों के गैलैक्टिक अवलोकनों के आधार पर, खगोलविद अब यह अनुमान लगाते हैं कि लगभग हर बड़ी आकाशगंगा के हृदय में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल (SMBH) होता है। ये राक्षसी पृथ्वी के सूर्य की तुलना में लाखों या अरबों गुना अधिक भारी हो सकती हैं। ब्लैक होल प्रकाश को विकिरण या परावर्तित नहीं करते हैं, इसलिए इन SMBH को सीधे नहीं देखा जा सकता है। लेकिन जैसा कि एक एसयूजी का गुरुत्वाकर्षण आसपास की आकाशगंगा से धूल और गैस में खींचता है, यह सामग्री की एक घूमता डिस्क बनाता है जो ब्लैक होल में गिरती है। वह उल्लंघन करने वाली सामग्री गर्म हो जाती है और प्रकाश को विकीर्ण करने लगती है, जिससे ब्लैक होल "दृश्यमान" (अप्रत्यक्ष रूप से) हो जाता है। कुछ मामलों में, इन डिस्क से प्रकाश आकाशगंगा के सभी तारों की तुलना में उज्जवल हो जाता है; इन अविश्वसनीय रूप से उज्ज्वल आकाशगंगाओं को तब सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक (एजीएन) कहा जाता है। सबसे चमकीले AGN को क्वासर कहा जाता है, जो खगोलविदों को दृश्य ब्रह्मांड में सभी तरह से देख सकते हैं; वे बयान के अनुसार एक सुपरमैसिव ब्लैक होल की उपस्थिति का संकेत देते हैं।

ब्लैक होल में केवल तीन मापने योग्य गुण होते हैं - द्रव्यमान, स्पिन और चार्ज - इसलिए द्रव्यमान की गणना करना एक व्यक्तिगत ब्लैक होल को समझने का एक बड़ा हिस्सा है। आस-पास की आकाशगंगाओं में, खगोल विज्ञानी यह देख सकते हैं कि कैसे सितारों और गैसों के समूह गैलेक्टिक केंद्र के चारों ओर घूमते हैं और केंद्रीय ब्लैक होल के द्रव्यमान को कम करने के लिए उन आंदोलनों का उपयोग करते हैं। बयान के मुताबिक, दूर की आकाशगंगाएं इतनी दूर हैं कि दूरबीनें ब्लैक होल के चारों ओर मौजूद तारों और बादलों को हल नहीं कर सकती हैं।

पुनर्संयोजन मानचित्रण के रूप में जानी जाने वाली तकनीक ने खगोलविदों के लिए इन बाहरी ब्लैक होल के द्रव्यमान को मापना संभव बना दिया है। सबसे पहले, शोधकर्ता आकाशगंगा के बाहरी क्षेत्र में विकिरणशील गैस की चमक की तुलना आकाशगंगा के आंतरिक क्षेत्र में पाई जाने वाली गैस की चमक से करते हैं। (यह आंतरिक क्षेत्र, ब्लैक होल के बहुत करीब, निरंतर क्षेत्र के रूप में जाना जाता है)। सातत्य क्षेत्र में गैस तेजी से बाहर निकलने वाले गैस को प्रभावित करती है। हालाँकि, प्रकाश को बाहर की ओर यात्रा करने या फिर से बदलने में समय लगता है, जिससे आंतरिक क्षेत्र में देखे गए परिवर्तनों और बाहरी क्षेत्र पर उनके प्रभाव के बीच देरी होती है। देरी को मापने से पता चलता है कि ब्लैक होल से गैस की बाहरी डिस्क कितनी दूर है। आकाशगंगा के चारों ओर इसकी घूर्णन दर के साथ युग्मित, यह खगोलविदों को SMBH के द्रव्यमान को मापने की अनुमति देता है, ग्रायर ने एक ईमेल में Space.com को बताया।

लेकिन प्रक्रिया दर्दनाक रूप से धीमी है। शोधकर्ताओं ने बयान में कहा कि पुनर्संयोजन प्रभाव का निरीक्षण करने के लिए, एक व्यक्तिगत आकाशगंगा का कई महीनों तक बार-बार अध्ययन किया जाना चाहिए, जबकि दूर के कसार में कई साल लग सकते हैं। पिछले 20 वर्षों में, खगोलविदों ने निकटवर्ती आकाशगंगाओं में लगभग 60 एसयूएसबी और दूर के क्वासरों के लिए पुनर्जन्म तकनीक का उपयोग करने में कामयाबी हासिल की है।

एसडीएसएस पुनर्वितरण मानचित्रण परियोजना के एक हिस्से के रूप में, ग्रियर और उनके सहयोगियों ने पहले से ही संभव से अधिक तेजी से एसबीएस का मानचित्रण शुरू कर दिया है। इस तेज़ मैपिंग की कुंजी न्यू मैक्सिको के सनस्पॉट में अपाचे पॉइंट ऑब्ज़र्वेटरी में स्थित प्रोजेक्ट के डेडिकेटेड वाइड-व्यू टेलीस्कोप से मिलती है, जो ग्रियर के अनुसार, एक ही समय में कई क्वासर्स पर डेटा एकत्र कर सकता है। यह वर्तमान में आकाश का एक पैच देख रहा है जिसमें लगभग 850 क्वासर हैं।

शोधकर्ताओं ने हवाई में कनाडा-फ्रांस-हवाई-टेलीस्कोप और एरिजोना में स्टीवर्ड ऑब्जर्वेटरी बोक टेलीस्कोप के साथ क्वासर्स का अवलोकन किया ताकि वे अविश्वसनीय रूप से बेहोश वस्तुओं की माप कर सकें। कुल मिलाकर, शोधकर्ताओं ने अब 44 क्वासरों के लिए पुनर्संयोजन समय देरी को मापा है, और उन्होंने उन मापों का उपयोग पृथ्वी के सूर्य के द्रव्यमान के 5 मिलियन से 1.7 अरब गुना तक के ब्लैक होल द्रव्यमान की गणना करने के लिए किया।

बयान में कहा गया, "कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के खगोल विज्ञान के प्रोफेसर आरोन बार्थ, जो टीम के अनुसंधान में शामिल नहीं थे," यह क्वैसर विज्ञान के लिए एक बड़ा कदम है। "उन्होंने पहली बार दिखाया है कि ये कठिन माप बड़े पैमाने पर उत्पादन मोड में किए जा सकते हैं।"

नए मापों से लगभग दो-तिहाई गैलैक्टिक एसबीएस बड़े पैमाने पर माप में वृद्धि होती है। क्योंकि उन आकाशगंगाओं में से कई बहुत दूर हैं, नए मापों से पता चलता है कि एसयूएसआई जनता आगे समय से आगे बढ़ रही है, जब ब्रह्मांड केवल वर्तमान उम्र में आधा था।

एसडीएसएस टेलिस्कोप के साथ कई वर्षों में 850 क्वासरों का निरीक्षण करना जारी रखने से, टीम ऐसे वर्षों के आंकड़ों को संचित कर लेगी जो उन्हें और भी भयावह क्वासर्स के द्रव्यमान को मापने की अनुमति देगा, जिनके लंबे समय के विलंब को एक वर्ष के डेटा के साथ नहीं मापा जा सकता है।

इलिनोइस विश्वविद्यालय में एक सहायक प्रोफेसर और एसडीएसएस पुनर्संयोजन मानचित्रण परियोजना के प्रमुख अन्वेषक यू शेन ने कहा, "कई वर्षों से क्वैसर की टिप्पणियों को प्राप्त करना महत्वपूर्ण है।" "जैसा कि हम आने वाले वर्षों के लिए अधिक से अधिक क्वासर्स की निगरानी करने के लिए अपनी परियोजना को जारी रखते हैं, हम बेहतर ढंग से समझ पाएंगे कि सुपरमैसिव ब्लैक होल कैसे विकसित होते हैं और विकसित होते हैं।"

SDSS के वर्तमान चौथे चरण के 2020 में समाप्त होने के बाद, पांचवें चरण, SDSS-V की शुरुआत होगी। SDSS-V ने ब्लैक होल मैपर नामक एक नया कार्यक्रम पेश किया है, जिसमें शोधकर्ताओं ने 1,000 से अधिक क्वासरों में SMBH के द्रव्यमान को मापने की योजना बनाई है, जो किसी भी पुनर्संयोजन मानचित्रण परियोजना की तुलना में बेहोश और पुराने क्वासर को कभी प्रबंधित नहीं करते हैं।

पेन स्टेट में खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी के प्रोफेसर और एसडीएसएस के एक लंबे समय के सदस्य ने कहा, "ब्लैक होल मैपर हमें एक सच्चे औद्योगिक पैमाने पर सुपरमेसिव ब्लैक होल पुनर्जन्म मानचित्रण की उम्र में ले जाने देगा।" "हम इन रहस्यमय वस्तुओं के बारे में पहले से कहीं अधिक सीखेंगे।"