खगोलशास्त्रज्ञांनी नासाच्या इमेजिंग एक्स-रे पोलरायझेशन एक्सप्लोरर (IXPE) स्पेस टेलिस्कोपचा वापर पांढऱ्या बौनेवर प्रथम एक्स-रे ध्रुवीकरण मापन करण्यासाठी केला. निरीक्षणे हायड्रा नक्षत्रात पृथ्वीपासून सुमारे 200 प्रकाश-वर्षे स्थित बायनरी सिस्टम EX Hydrae वर केंद्रित आहेत. डेटाने या अत्यंत तारकीय वस्तूवरील पदार्थांच्या वाढीच्या संरचनेबद्दल अभूतपूर्व तपशील उघड केले.
ॲस्ट्रोफिजिकल जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेल्या या अभ्यासाचे नेतृत्व मॅसॅच्युसेट्स इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी (एमआयटी) च्या संशोधकांनी केले. विश्लेषणामुळे आम्हाला पांढऱ्या बटूच्या पृष्ठभागाच्या वरच्या गरम वायूच्या प्ल्यूमची उंची अंदाजे 3,200 किलोमीटर इतकी आहे. हे मोजमाप उच्च-ऊर्जा बायनरी प्रणाली समजून घेण्यात महत्त्वपूर्ण प्रगती दर्शवते.
2024 मध्ये जवळजवळ पूर्ण आठवडाभर ही निरीक्षणे झाली. IXPE ने अभिवृद्धी प्रक्रियेदरम्यान उत्सर्जित झालेल्या क्ष-किरणांचे ध्रुवीकरण कॅप्चर केले, मागील सैद्धांतिक मॉडेल्सवर जास्त अवलंबून न राहता प्रणालीच्या भूमितीबद्दल माहिती प्रदान केली.
पांढऱ्या बौनेची वैशिष्ट्ये
सूर्यासारखे वस्तुमान असलेल्या ताऱ्यांच्या आयुष्याच्या शेवटी पांढरे बौने उद्भवतात. ते त्यांच्या कोरमधील न्यूक्लियर फ्यूजनसाठी आवश्यक असलेले हायड्रोजन संपवतात आणि त्यांचे बाह्य स्तर गमावतात, दाट अवशेष सोडतात. ही वस्तू पृथ्वीच्या तुलनेत सूर्याच्या द्रव्यमानाच्या द्रव्यमानात केंद्रित आहे.
या ताऱ्यांमध्ये अत्यंत घनता आणि तीव्र गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रे आहेत. ते फ्यूजनद्वारे ऊर्जा निर्माण करत नाहीत, परंतु अवशिष्ट उष्णतेमुळे दीर्घ काळासाठी उच्च तापमान राखतात. बरेच पांढरे बौने बायनरी सिस्टमचा भाग आहेत, जेथे ते सहचर ताऱ्यांशी संवाद साधतात.
EX Hydrae बायनरी प्रणाली
EX Hydrae मुख्य अनुक्रम तारा असलेली जोडी बनवते. गुरुत्वाकर्षणामुळे सहचरातून वायू सतत पांढऱ्या बौनेकडे वाहतो. यातील काही पदार्थ पांढऱ्या बौनाभोवती फिरणारी अभिवृद्धी डिस्क बनवतात.
पांढऱ्या बटूचे चुंबकीय क्षेत्र पदार्थाच्या प्रवाहावर प्रभाव टाकते. EX Hydrae मध्ये, हे क्षेत्र सर्व वायू थेट चुंबकीय ध्रुवापर्यंत पोहोचवण्यासाठी पुरेसे मजबूत नाही. म्हणून, प्रणालीचे वर्गीकरण इंटरमीडिएट ध्रुवीय म्हणून केले जाते, ज्यामध्ये ऍक्रिशन डिस्क आणि आंशिक चुंबकीय फनेल एकत्र केले जातात.
- रोटेटिंग ॲक्रिशन डिस्क फुगण्यापूर्वी साहित्य साठवते.
- प्रभावाच्या ठिकाणी गरम वायूचे स्तंभ तयार होतात.
- धक्क्यांमध्ये तापमान लाखो अंशांपर्यंत पोहोचते.
- या प्रदेशांमध्ये क्ष-किरणांचे तीव्र उत्सर्जन होते.
IXPE सह पोलरीमेट्री कशी कार्य करते
IXPE क्ष-किरणांचे ध्रुवीकरण मोजते, प्रकाशाच्या विद्युत क्षेत्राच्या दोलनाची दिशा दर्शवते. ही मालमत्ता उत्सर्जन स्त्रोतांमधील भूमिती आणि भौतिक प्रक्रियांबद्दल माहिती प्रकट करते. पारंपारिक दुर्बिणींच्या विपरीत, IXPE रेडिएशन ओरिएंटेशन आणि स्कॅटरिंगवर डेटा प्रदान करते.
EX Hydrae च्या बाबतीत, ध्रुवीकरणाने सूचित केले की क्ष-किरण प्रामुख्याने पांढऱ्या बौनेच्या पृष्ठभागावर विखुरलेले आहेत. संशोधकांनी मागील पद्धतींपेक्षा अधिक अचूकतेने ॲक्रिशन प्लमची उंची निश्चित केली. या संरचनेत प्रवेगक वायूचा समावेश आहे जो ताऱ्याला आदळला की आदळतो आणि गरम होतो.
IXPE मिशन हे NASA आणि इटालियन स्पेस एजन्सी (ASI) यांच्यातील भागीदारीचा परिणाम आहे. हे डिसेंबर 2021 मध्ये लॉन्च झाल्यापासून कार्यरत आहे आणि सुपरनोव्हाचे अवशेष आणि ब्लॅक होल यांसारख्या अनेक अत्यंत वस्तूंचा अभ्यास केला आहे. नासाच्या मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटरद्वारे हे उपकरण व्यवस्थापित केले जाते.
केलेल्या निरीक्षणांचा तपशील
EX Hydrae निरीक्षणे प्रणालीच्या परिभ्रमण चक्रावरील ध्रुवीकरणातील फरक कॅप्चर करण्यावर केंद्रित आहेत. डेटाने ध्रुवीकरण आणि अभिवृद्धी स्तंभांमधील लंब संरेखन दर्शवले. या कॉन्फिगरेशनने डिस्क आणि चुंबकीय क्षेत्र यांच्यातील परस्परसंवादाबद्दल सैद्धांतिक मॉडेलची पुष्टी केली.
एमआयटी, आयोवा विद्यापीठ आणि इतर संस्थांमधील संशोधकांनी विश्लेषणासाठी सहकार्य केले. शॉन गुंडरसन, प्रमुख लेखक, यांनी हायलाइट केले की ध्रुवीयमेट्रीने प्लम उंचीच्या गणनेमध्ये अंदाज कमी केला. पूर्वी, अंदाज अप्रत्यक्ष सिम्युलेशनवर अधिक अवलंबून होते.
परिणाम असे सूचित करतात की मध्यवर्ती ध्रुवांमध्ये वाढ शुद्ध ध्रुवीय प्रणालीपेक्षा अधिक जटिल संरचना तयार करते. पदार्थ डिस्कमध्ये वेग वाढवते आणि नंतर चुंबकीय क्षेत्राद्वारे अंशतः चॅनेल करते. ही प्रक्रिया परिवर्तनीय आणि तीव्र क्ष-किरण उत्सर्जन निर्माण करते.
बायनरी ऊर्जा प्रणालीसाठी महत्त्व
EX Hydrae सारख्या प्रणाल्या अत्यंत परिस्थितीत वाढीचा अभ्यास करण्यासाठी प्रयोगशाळा म्हणून काम करतात. ते कृष्णविवर आणि न्यूट्रॉन ताऱ्यांमध्ये पाळल्या जाणाऱ्या प्रक्रियांचे अनुकरण करतात, परंतु लहान स्केलवर. भूमिती समजून घेणे तारकीय उत्क्रांतीचे मॉडेल परिष्कृत करण्यात मदत करते.
क्ष-किरण ध्रुवीकरण पांढऱ्या बौनामधील चुंबकीय क्षेत्रांबद्दल अद्वितीय डेटा प्रदान करते. हे फील्ड पदार्थ कसे जमा होतात आणि मुख्य गरम कुठे होते हे निर्धारित करतात. अत्यंत प्रकरणांमध्ये, अतिवृद्धीमुळे नोव्हा म्हणून ओळखले जाणारे स्फोट होऊ शकतात.
- पूर्ण ध्रुवीय चॅनेल थेट ध्रुवांवर अवलंबून असतात.
- नॉन-चुंबकीय आपत्ती पूर्णपणे डिस्कवर अवलंबून असते.
- EX Hydrae सारखे मध्यवर्ती संकरित वैशिष्ट्ये प्रदर्शित करतात.
- IXPE ची निरीक्षणे या नियमांमध्ये स्पष्टपणे फरक करतात.
चुंबकीय अभिवृद्धि समजून घेण्यात प्रगती
3,200 किलोमीटरवर प्लुमची उंची मोजल्यास मागील काही अंदाजांपेक्षा मोठे प्रमाण दिसून येते. जेव्हा वायू पृष्ठभागावर प्रभाव टाकतो आणि थंड होण्यापूर्वी अनुलंब विस्तारित होतो तेव्हा ही रचना तयार होते. ध्रुवीकरणाने प्लमच्या पायथ्याशी प्रबळ विखुरण्याची पुष्टी केली.
हे डेटा विश्वातील इतर मध्यवर्ती ध्रुवांच्या अभ्यासात योगदान देतात. खगोलशास्त्रज्ञ EX Hydrae येथे विकसित केलेली तंत्रे अधिक दूरच्या प्रणालींवर लागू करतात. इतर दुर्बिणींवरील प्रतिमांसह ध्रुवीयमेट्री एकत्रित केल्याने अचूकता वाढते.
IXPE उच्च-ऊर्जा वस्तूंवरील डेटा गोळा करणे सुरू ठेवते. त्याची निरीक्षणे ईएसएच्या चंद्रा आणि एक्सएमएम-न्यूटन सारख्या मोहिमांना पूरक आहेत. एकत्रितपणे, ते कॉसमॉसमधील एक्स-रे उत्सर्जनाचे अधिक संपूर्ण चित्र तयार करतात.
वैश्विक ज्ञानासाठी IXPE मिशनचे योगदान
IXPE मिशनने ऑपरेशनच्या सुरुवातीपासूनच अनेक लक्ष्यांवर परिणाम दिले आहेत. तिने सुपरनोव्हा अवशेष आणि पल्सर विंड नेब्युलामध्ये ध्रुवीकरण मोजले. प्रत्येक निरीक्षणामुळे अतिपरिस्थिती समजून घेण्यासाठी काही गोष्टी जोडल्या जातात.
पांढऱ्या बौनाच्या संदर्भात, EX Hydrae हे ध्रुवीयमेट्रीसह प्रथम तपशीलवार केस दर्शवते. भविष्यातील निरीक्षणे इतर समान प्रणालींना लक्ष्य करू शकतात. डेटा विविध वस्तुमान आणि चुंबकीय क्षेत्रांमध्ये वाढीच्या वर्तनाचा अंदाज लावण्यास मदत करतो.
आंतरराष्ट्रीय सहकार्यामध्ये अनेक देशांतील शास्त्रज्ञांचा समावेश असतो. अंतराळयानाच्या ऑपरेशनला युनायटेड स्टेट्स आणि इटलीमधील संस्थांचे समर्थन आहे. हे मॉडेल मोठ्या प्रमाणात डेटाचे कार्यक्षम विश्लेषण करण्यास अनुमती देते.
व्हाईट ड्वार्फ निरीक्षणांवरील भविष्यातील दृष्टीकोन
EX Hydrae डेटावर आधारित संशोधन चालू आहे. खगोलशास्त्रज्ञ डिस्क आणि चुंबकीय क्षेत्र यांच्यातील परस्परसंवादाचे अनुकरण करण्यासाठी संख्यात्मक मॉडेल्स परिष्कृत करतात. हे मॉडेल निरीक्षण केलेल्या ध्रुवीकरण मापनांविरुद्ध स्वतःची चाचणी घेतात.
इतर दुर्बिणींवरील ऑप्टिकल आणि अल्ट्राव्हायोलेट डेटासह संयोजन अर्थ व्याख्या समृद्ध करते. एकाच वेळी केलेले निरीक्षण स्पेक्ट्रमच्या अनेक बँडमधील फरक प्रकट करतात. हा मल्टी-मेसेंजर दृष्टीकोन आधुनिक खगोल भौतिकशास्त्रात मानक बनतो.
IXPE च्या वारसामध्ये क्ष-किरण पोलरीमेट्रीची स्थापना आवश्यक साधन म्हणून समाविष्ट आहे. भविष्यातील मोहिमा या क्षमतेचा उच्च उर्जा किंवा अधिक रिझोल्यूशनपर्यंत विस्तार करू शकतात. अशा प्रकारे, संक्षिप्त वस्तूंच्या अभ्यासाला एक नवीन आयाम प्राप्त होतो.
