ब्लैक होल ब्रह्मांड की हमारी समझ और भौतिकी के नियमों को मोड़ते हैं। जैसे ही ब्लैक होल घूमता है, यह अपने साथ आस-पास के स्थान को घिसता है, और खगोलविदों को आइंस्टीन के सापेक्षता के बारे में कुछ पूर्वानुमानों का अध्ययन करने का अवसर देता है।
ब्लैक होल का अस्तित्व संभवतः आइंस्टीन के जनरल थ्योरी ऑफ़ रिलेटिविटी का सबसे आकर्षक पूर्वानुमान है। जब कोई द्रव्यमान, जैसे एक तारा, एक निश्चित सीमा से अधिक कॉम्पैक्ट हो जाता है, तो उसका अपना गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत हो जाता है कि वस्तु एक विलक्षण बिंदु, एक ब्लैक होल में गिर जाती है। लोकप्रिय दिमाग में, यह विशाल गुरुत्वाकर्षण कुआं एक ऐसी जगह है जहां अजीब चीजें होती हैं। और अब, सेंटर फॉर एस्ट्रोफिज़िक्स की अगुवाई वाली टीम ने एक तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल को इतनी तेज़ी से मापा है - प्रति सेकंड 950 से अधिक बार - जिससे यह रोटेशन के लिए अनुमानित गति सीमा को धक्का देता है।
CfA के खगोल विज्ञानी जेफरी मैक्लिंटॉक कहते हैं, "मैं कहूंगा कि गुरुत्वाकर्षण का यह शासन प्रत्यक्ष अनुभव से और स्वयं उप-परमाणु दुनिया से दूर है।"
McClintock और CfA खगोल वैज्ञानिक रमेश नारायण द्वारा संयुक्त रूप से विकसित स्पिन को मापने के लिए एक तकनीक को लागू करते हुए, टीम ने ब्लैक होल स्पिन के अभी तक सबसे प्रत्यक्ष निर्धारण प्रदान करने के लिए नासा के रॉसी एक्स-रे टाइमिंग एक्सप्लोरर उपग्रह डेटा का उपयोग किया।
मैकक्लिंटॉक और नारायण ने एक अंतरराष्ट्रीय समूह का नेतृत्व किया जिसमें रेबेका शफी, हार्वर्ड विश्वविद्यालय भौतिकी विभाग; रोनाल्ड रिमिलार्ड, केवली सेंटर फॉर एस्ट्रोफिज़िक्स एंड स्पेस रिसर्च, एमआईटी; इस शोध में शेन डेविस, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सांता बारबरा और ली-झिन ली, मैक्स-प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोफिजिक्स, जर्मनी। परिणाम आज के एस्ट्रोफिजिकल जर्नल के अंक में प्रकाशित हुए हैं।
मैक्लिंटॉक कहते हैं, "अब हमारे पास तीन ब्लैक होल की स्पिन दरों के लिए सटीक मूल्य हैं।" "सबसे रोमांचक हमारे परिणाम के लिए microquasar GRS1915 + 105 है, जिसमें एक स्पिन है जो 82% और सैद्धांतिक अधिकतम मूल्य के 100% के बीच है।"
सिद्धांतवादी नारायण कहते हैं, "इस परिणाम से यह पता चलता है कि कैसे ब्लैक होल जेट्स का उत्सर्जन करते हैं, गामा-किरण के फटने के संभावित स्रोतों और गुरुत्वाकर्षण तरंगों की पहचान के लिए।"
खगोलविद स्पिन की परवाह क्यों करते हैं?
"खगोल विज्ञान में, एक ब्लैक होल को केवल दो संख्याओं द्वारा वर्णित किया गया है जो इसके द्रव्यमान को निर्दिष्ट करते हैं और कितनी तेजी से इसे घुमा रहे हैं," मैक्लोडॉक कहते हैं। "हम एक इलेक्ट्रान या क्वार्क जैसे मूलभूत कण के अलावा और कुछ भी सरल नहीं जानते हैं।"
हालांकि खगोलविद ब्लैक होल द्रव्यमान को मापने में सफल रहे हैं, उन्होंने ब्लैक होल के दूसरे मूलभूत पैरामीटर को मापने के लिए इसे और अधिक कठिन पाया है।
नारायण कहते हैं, "इस साल तक, किसी भी ब्लैक होल के लिए स्पिन का कोई विश्वसनीय अनुमान नहीं था।"
ब्लैक होल का गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत होता है कि ब्लैक होल के घूमने के साथ ही यह आसपास के स्थान को भी खोद देता है। इस कताई छेद के किनारे को घटना क्षितिज कहा जाता है। घटना क्षितिज को पार करने वाली किसी भी सामग्री को ब्लैक होल में खींच लिया जाता है।
नारायण कहते हैं, "हमने जो ब्लैक होल स्पिन फ़्रीक्वेंसी मापी है, वह वह दर है, जिस पर स्पेस-टाइम घूम रहा है, या ब्लैक होल के इवेंट क्षितिज पर घसीटा जा रहा है।"
हाई-स्पीड ब्लैक होल, जीआरएस 1915, 20 एक्स-रे बाइनरी ब्लैक होल में से सबसे विशाल है, जिसके लिए वर्तमान में जनता को जाना जाता है, जिसका वजन लगभग 14 गुना है जितना सूर्य। यह अपने एक्स-रे उत्सर्जन में प्रकाश की गति और तेजी से बदलावों के मामले में जेट के बेदखल करने जैसे अद्वितीय गुणों के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है।
पिछले कुछ दशकों में, एक्स-रे बाइनरी सिस्टम में दर्जनों ब्लैक होल की खोज की गई है। एक एक्स-रे बाइनरी एक ऐसी प्रणाली है जिसमें दो वस्तुएं एक-दूसरे के चारों ओर परिक्रमा करती हैं, एक से गैस - सूर्य की तरह एक सामान्य तारा - लगातार दूसरे में स्थानांतरित किया जा रहा है - इस मामले में, एक ब्लैक होल। ब्लैक होल पर गैस सर्पिल को अभिवृद्धि कहा जाता है। जैसा कि इसमें सर्पिल हैं, यह लाखों डिग्री तक गर्म होता है और एक्स-रे विकिरण करता है। टीम ने अपने स्पिन को निर्धारित करने के लिए ब्लैक होल की एक्सट्रैशन डिस्क के एक्स-रे स्पेक्ट्रम का उपयोग किया।
तकनीक सापेक्षता सिद्धांत की एक प्रमुख भविष्यवाणी पर आधारित है: गैस जो एक ब्लैक होल पर फैलती है, केवल एक निश्चित त्रिज्या तक गिरती है जो ब्लैक होल के बाहर - अपने ईवेंट क्षितिज के बाहर होती है। इस दायरे के अंदर, गैस बहुत अधिक विकिरण उत्पन्न करने के लिए बहुत तेज़ी से छेद में गिरती है। महत्वपूर्ण त्रिज्या ब्लैक होल स्पिन पर निर्भर करता है, इसलिए इस त्रिज्या को मापने से स्पिन का सीधा अनुमान मिलता है। त्रिज्या जितना छोटा होता है, डिस्क से निकलने वाली एक्स-रे को उतनी ही गर्म करता है। एक्स-रे का तापमान, एक्स-रे चमक के साथ मिलकर, त्रिज्या देता है, जो बदले में, ब्लैक होल की स्पिन दर देता है।
हार्वर्ड विश्वविद्यालय में भौतिकी विभाग में स्नातक की छात्रा रेबेका शैफी कहती हैं, "इस मौलिक चीज़ को मापने में सक्षम होना वास्तव में अच्छा है।" “हमारा तरीका अवधारणा में बहुत सरल है और समझने में आसान है। हम वास्तव में भाग्यशाली हैं कि हमें शक्तिशाली एक्स-रे वेधशालाओं जैसे कि अंतरिक्ष में रॉसी एक्स-रे टाइमिंग एक्सप्लोरर और पृथ्वी पर दूरबीनों की आवश्यकता है ताकि हम मापें ले सकें। ”
गामा-रे के फटने के कारण की खोज, जो एक पल के लिए हो सकता है, ब्रह्मांड के सबसे चमकीले फ्लैश, टीम के परिणामों से मदद मिल सकती है। कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सांता क्रूज़ के सैद्धांतिक खगोल भौतिकीविद् स्टैन वूसली ने एक विशाल तारे के गिरने के आधार पर गामा-रे विस्फोटों का मॉडल तैयार किया है। हालांकि, ये मॉडल बहुत अधिक स्पिन वाले ब्लैक होल के अस्तित्व पर निर्भर करते हैं, जो अब तक कभी पुष्टि नहीं हुई थी।
"यह बेहद महत्वपूर्ण है," वूसली कहते हैं। "मुझे नहीं पता था कि इस तरह के माप किए जा सकते हैं।"
कागज का निष्कर्ष है कि जीआरएस 1915 और टीम द्वारा अध्ययन किए गए अन्य दो ब्लैक होल अपने उच्च स्पिन के साथ पैदा हुए थे। यही है, मूल विशाल स्टार के ढहने वाले कोर ने अपने कोणीय गति को ब्लैक होल में डाल दिया।
मैकक्लिंटॉक कहते हैं, "जब से समुदाय कई साल पहले ब्लैक होल द्रव्यमान को मापने के तरीके का पता लगाता है, तो इस क्षेत्र में स्पिन को मापने के लिए पवित्र कब्र है।" “हम जीआरएस 1915 में जिस तकनीक का इस्तेमाल करते थे, उसे कई अन्य ब्लैक होल एक्स-रे बायनेरिज़ पर लागू किया जा सकता है। हम यह देखने के लिए इंतजार नहीं कर सकते कि हमें क्या मिलेगा! ''
नारायण कहते हैं, "हमारे शौकीनों में से एक को उम्मीद है कि हम जिस ब्लैक होल सिस्टम का अध्ययन कर रहे हैं, वह भी स्पिन को मापने के अपने पसंदीदा तरीकों का उपयोग करके अन्य समूहों द्वारा अध्ययन किया जाएगा।" "एक बार जब इन अन्य तरीकों को विकसित किया जाता है और अधिक विश्वसनीय हो जाता है, तो विभिन्न तरीकों से परिणामों की क्रॉस-तुलना सबसे दिलचस्प होगी।"
मूल स्रोत: CfA समाचार रिलीज़
