கருந்துளைகள் மற்றும் இருண்ட பொருள் ஆகியவை பிரபஞ்சத்தின் மையத்தில் மாபெரும் கொந்தளிப்பை உருவாக்குகின்றன

எக்ஸ்ரே இமேஜிங் மற்றும் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி செயற்கைக்கோள் (XRISM) பெர்சியஸ் கிளஸ்டரில் தீவிர வெப்பநிலையில் வாயுக்களின் இயக்கத்தை முன்னோடியில்லாத துல்லியத்துடன் அளவிடுவதன் மூலம் வானவியலில் ஒரு வரலாற்று மைல்கல்லை எட்டியது. விஞ்ஞானிகளால் இதுவரை அடையாளம் காணப்பட்ட எக்ஸ்-ரே உமிழ்வில் உள்ள விண்மீன் திரள்களின் பிரகாசமான தொகுப்பாக இந்தப் பகுதி அறியப்படுகிறது. ஆழமான அண்டத்தின் இயக்கவியலில் மிகப்பெரிய கருந்துளைகள் மற்றும் இருண்ட பொருளின் நேரடி தாக்கங்களை முதன்முறையாக வேறுபடுத்துவதை இந்த நடவடிக்கை சாத்தியமாக்கியது.

கருந்துளைகளால் தூண்டப்படும் சிறிய புயல்கள் சுற்றியுள்ள வாயுவை தொடர்ந்து கிளறி வெப்பப்படுத்துவதை அவதானிப்புகள் வெளிப்படுத்தின. இந்த நிகழ்வு பிரபஞ்சத்தை ஒழுங்குபடுத்துவதில் ஒரு அடிப்படை பாத்திரத்தை வகிக்கிறது, ஏனெனில் வெப்ப வாயு புதிய நட்சத்திரங்களின் உருவாக்கத்தை அடக்குகிறது. இந்த செயல்முறை பல பில்லியன் ஆண்டுகளில் விண்மீன் திரள்களின் பரிணாம வளர்ச்சியைப் புரிந்துகொள்வதற்கான ஒரு முக்கிய தூணாகக் கருதப்படுகிறது.

XRISM இன் மேம்பட்ட தொழில்நுட்பமானது, முந்தைய பயணங்களால் இதுவரை எட்டப்படாத தீர்மானத்துடன் அண்டக் காற்றின் வேகத்தை வரைபடமாக்க வல்லுநர்களை அனுமதித்துள்ளது. ஈர்ப்பு விசைகள் மற்றும் துரிதப்படுத்தப்பட்ட விரிவாக்கம் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான ஒரு நுட்பமான சமநிலையால் பிரபஞ்சம் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது என்று தரவு குறிப்பிடுகிறது. இந்த கூறுகள் எவ்வாறு தொடர்பு கொள்கின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்வது சர்வதேச விண்வெளி ஆராய்ச்சியின் புதிய நிலைகளின் முக்கிய மையமாகும்.

• பெர்சியஸ் விண்மீன் கொத்து பத்து மில்லியன் டிகிரிக்கு வெப்பப்படுத்தப்பட்ட வாயு காரணமாக தீவிர எக்ஸ்-கதிர்களை வெளியிடுகிறது.
• டார்க் மேட்டர் ஒரு ஈர்ப்பு விசையை செலுத்துகிறது, இது விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் பெரிய அளவிலான வாயுக்களை கிளஸ்டர்களின் மையங்களுக்கு ஈர்க்கிறது.
• சூப்பர்மாசிவ் கருந்துளைகள் ஆற்றல் ஜெட்களை வெளியிடும் இயந்திரங்களாக செயல்படுகின்றன, இது விண்வெளி சூறாவளி போன்ற கொந்தளிப்பை உருவாக்குகிறது.
• சுமார் 10 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு ஏற்பட்ட “காஸ்மிக் நண்பகல்” என்று அழைக்கப்பட்டதிலிருந்து நட்சத்திர உருவாக்கம் வெகுவாகக் குறைந்துள்ளது.

பெர்சியஸ் கேலக்ஸி கிளஸ்டரில் உள்ள சூப்பர் ஹீட் வாயுக்களின் இயக்கவியல்

பிரபஞ்சம் புவியீர்ப்பு, இருண்ட பொருளால் இயக்கப்படும் மற்றும் இருண்ட ஆற்றல் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான நிலையான சர்ச்சையின் மூலம் ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக கட்டமைக்கப்பட்டது. இருண்ட ஆற்றல் விண்மீன் திரள்களைத் தனித்தனியாக இழுக்கச் செய்யும் போது, ​​ஈர்ப்பு விசையானது மில்லியன் கணக்கான ஒளி ஆண்டுகளைக் கொண்ட பிரம்மாண்டமான கட்டமைப்புகளில் ஒன்றாக இணைக்கிறது. கேலக்ஸி கிளஸ்டர்கள் இந்த செயல்முறையின் உச்சக்கட்டத்தை பிரதிநிதித்துவப்படுத்துகின்றன, இது நூற்றுக்கணக்கான நட்சத்திர அமைப்புகளை பரந்த மற்றும் மாறும் இடங்களில் குவிக்கிறது.

இந்த கொத்துக்களுக்குள், திரட்டப்பட்ட வாயு சூரியனின் மேற்பரப்பை விட 5,000 மடங்கு அதிகமான வெப்பநிலையை அடைகிறது, எக்ஸ்ரே தொலைநோக்கிகள் மூலம் மட்டுமே கண்டறியக்கூடிய கதிர்வீச்சை வெளியிடுகிறது. விண்மீன் அளவில் சிக்கலான திரவ இயக்கங்களை ஆய்வு செய்வதற்கான இயற்கை ஆய்வகமாக பெர்சியஸ் கிளஸ்டர் இந்த சூழ்நிலையில் தனித்து நிற்கிறது. வாயு நிலையானது அல்ல என்று விஞ்ஞானிகள் கணித்துள்ளனர், ஆனால் காட்சி மற்றும் தொழில்நுட்ப உறுதிப்படுத்தல் தற்போதுள்ள வேதியியல் கூறுகளின் நிறமாலை கையொப்பத்தைப் படிக்கும் திறன் கொண்ட கருவிகளைப் பொறுத்தது.

XRISM செயற்கைக்கோளின் துல்லியமானது நகரும் வாயுக்களால் வெளிப்படும் ஒளியின் நிறத்தில் நுட்பமான மாற்றங்களைக் கண்டறிவதை சாத்தியமாக்கியது. வாயு பூமியை நெருங்கும் போது, ​​அதன் நிறமாலை கைரேகை சிறிது நீல நிறமாக மாறும், அதே நேரத்தில் ஒரு சிவப்பு நிற தொனியை உருவாக்குகிறது, இது டாப்ளர் விளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த நுட்பம் ஒரு விரிவான திசைவேக வரைபடத்தை உருவாக்க அனுமதித்தது, கிளஸ்டரின் மையத்திலிருந்து 800,000 ஒளி ஆண்டுகள் வரையிலான பகுதியை உள்ளடக்கியது.

பெரிய மற்றும் சிறிய அண்ட அளவிலான நிகழ்வுகளுக்கு இடையிலான வேறுபாடு

சேகரிக்கப்பட்ட தரவுகளின் அளவைப் புரிந்துகொள்ள வசதியாக விண்வெளியில் காணப்படும் புயல்களை நிலப்பரப்பு வானிலை நிகழ்வுகளுடன் ஒப்பிடலாம். பெரிய அளவிலான வாயு பாய்ச்சல்கள் டைஃபூன்களை ஒத்திருக்கும், இது இருண்ட பொருளின் ஈர்ப்பு விசையின் செல்வாக்கின் கீழ் கிளஸ்டரின் மெதுவான மற்றும் நிலையான வளர்ச்சியால் ஏற்படுகிறது. இந்த பெரிய நீரோட்டங்கள் அமைப்பு அதன் சுற்றியுள்ள சூழலில் இருந்து பொருளை உறிஞ்சும் செயல்பாட்டில் இன்னும் உள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது.

இதற்கு நேர்மாறாக, கிளஸ்டரின் மையமானது அதிக ஆற்றல் கொண்ட அழிவுகரமான சூறாவளிகளுடன் ஒப்பிடக்கூடிய மிகவும் தீவிரமான மற்றும் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட புயல்களை வழங்குகிறது. இந்த சிறிய கொந்தளிப்புகளின் இயக்கி மைய சூப்பர்மாசிவ் கருந்துளை ஆகும், இது நமது சொந்த விண்மீன் பால்வெளியில் உள்ள கருந்துளையை விட 200 மடங்கு பெரிய நிறை கொண்டது. அவை பொருளை உறிஞ்சுவதற்கு அறியப்பட்டவை என்றாலும், இந்த பொருள்கள் சக்திவாய்ந்த காற்று மற்றும் ஜெட் விமானங்களை வெளியேற்றுகின்றன, அவை அவற்றைச் சுற்றியுள்ள வாயுவைக் கிளறுகின்றன.

வாயு வேகத்தில் இந்த “V” வடிவ வடிவங்களைக் கண்டறிதல் கருந்துளை செயல்பாடு ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட நிகழ்வு அல்ல, மாறாக மாற்றும் சக்தி என்பதை உறுதிப்படுத்தியது. ஆற்றலின் நிலையான வழங்கல் வாயுவை ஒரு கிளர்ச்சி நிலையில் வைத்திருக்கிறது, இது புதிய வான உடல்களை உருவாக்குவதற்குத் தேவையான குளிர்ச்சியைத் தடுக்கிறது. குளிர்ச்சி இல்லாமல், வாயு மேகங்கள் சரிவதில்லை, மத்திய விண்மீன் திரள்களில் நட்சத்திர பிறப்பு சுழற்சியை குறுக்கிடுகிறது.

விண்மீன்கள் மற்றும் நட்சத்திரங்களின் பரிணாம வளர்ச்சியில் கருந்துளைகளின் தாக்கம்

பிரம்மாண்டமான கருந்துளைகளால் வெளியேற்றப்படும் ஆற்றல், கவனிக்கக்கூடிய பிரபஞ்சத்தில் நட்சத்திர உருவாக்கம் குறைவதற்கு ஒரு நம்பத்தகுந்த விளக்கத்தை அளிக்கிறது. காஸ்மிக் நண்பகல் என்று அழைக்கப்படும் காலகட்டத்தில், நட்சத்திர பிறப்பு விகிதம் தற்போது பதிவு செய்யப்பட்டதை விட கணிசமாக அதிகமாக இருந்தது. கருந்துளைகளிலிருந்து வரும் ஜெட் விமானங்களால் ஏற்படும் அதிகப்படியான வெப்பம் விண்மீன் வளர்ச்சியில் வெப்ப பிரேக்காக செயல்படுகிறது என்று ஆராய்ச்சி கூறுகிறது.

ஒரு நட்சத்திரம் உருவாக, பெரிய அளவிலான ஈர்ப்புச் சரிவுக்கு உட்படக்கூடிய குளிர், அடர்த்தியான வாயு இருப்பது அவசியம். சூப்பர்மாசிவ் கருந்துளைகள் இன்ட்ராக்ளஸ்டர் ஊடகத்தை அசைக்கும்போது, ​​​​அவை இந்த நட்சத்திர உயிரியல் செயல்முறைக்கு தடையான வெப்பநிலையில் வாயுவை வைத்திருக்கின்றன. எனவே, விண்மீன் திரள்களின் பரிணாமம் இந்த அடர்த்தியான மற்றும் மர்மமான கருக்களின் ஆற்றல்மிக்க செயல்பாட்டுடன் உள்ளார்ந்த முறையில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

XRISM பணியானது, முன்னர் கண்ணுக்குத் தெரியாத நிறுவனங்களை அளவிடக்கூடிய மற்றும் புரிந்துகொள்ளக்கூடிய காரணிகளாக மாற்றுவதன் மூலம் அண்டவியலுக்கான புதிய கதவுகளைத் திறந்தது. மைய கருந்துளை செயல்பாட்டின் செல்வாக்கிலிருந்து இருண்ட பொருளின் செல்வாக்கை வேறுபடுத்தும் திறன், பிரபஞ்சம் தன்னை எவ்வாறு ஒழுங்கமைக்கிறது என்பது பற்றிய கோட்பாடுகளை மறுவரையறை செய்கிறது. இந்த நடத்தை மற்ற தொலைதூர கிளஸ்டர்களில் உலகளாவிய வடிவமா என்பதை தீர்மானிக்க தரவு தொடர்ந்து பகுப்பாய்வு செய்யப்படுகிறது.

ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி தொழில்நுட்பம் நவீன வானவியலை மறுவரையறை செய்கிறது

XRISM செயற்கைக்கோள் முன்னாள் ASTRO-H திட்டத்தில் வெற்றிபெற்றது, X-ray ஸ்பெக்ட்ரமில் மனிதகுலம் என்ன கவனிக்க முடியும் என்பதன் எல்லையை கணிசமாக விரிவுபடுத்துகிறது. அதன் முன்னோடி ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட பகுதியில் ஆரம்ப சமிக்ஞைகளைக் கண்டறிந்தாலும், தற்போதைய மாதிரியானது பயனுள்ள கண்காணிப்பு வரம்பை மூன்று மடங்காக உயர்த்தியுள்ளது. இது மையத்தை மட்டுமல்ல, இருண்ட பொருள் அதன் மிகப்பெரிய ஈர்ப்பு ஆதிக்கத்தை செலுத்தும் சுற்றளவுகளையும் காட்சிப்படுத்த ஆராய்ச்சியாளர்களை அனுமதித்தது.

ரிசால்வ் எனப்படும் மென்மையான எக்ஸ்ரே ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரின் பயன்பாடு, பெர்சியஸ் கிளஸ்டரில் ஆற்றல்மிக்க செயல்பாட்டை நேரடியாகப் பிடிக்க அனுமதித்த தொழில்நுட்ப வேறுபாடு ஆகும். இந்த கருவியானது அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களுக்கு தேவையான உணர்திறனை பராமரிக்க முழுமையான பூஜ்ஜியத்திற்கு நெருக்கமான வெப்பநிலைக்கு குளிர்ச்சியாக செயல்படுகிறது. இதன் விளைவாக, அறியப்பட்ட பிரபஞ்சத்தில் வெப்பமான வாயுக்களின் இரசாயன கலவை மற்றும் உடல் நிலையை வெளிப்படுத்தும் ஒரு விரிவான ஸ்பெக்ட்ரம் ஆகும்.

இருண்ட பொருள் மற்றும் புவியீர்ப்பு பற்றிய விரிவான அவதானிப்புகள்

டார்க் மேட்டர் அறிவியலின் மிகப்பெரிய மர்மங்களில் ஒன்றாக உள்ளது, ஆனால் விண்மீன் வாயு மீதான அதன் நடைமுறை விளைவுகள் இப்போது தெளிவாக உள்ளன. இது ஒரு கண்ணுக்கு தெரியாத சாரக்கட்டு போல் செயல்படுகிறது, இது கொத்துக்களின் கட்டமைப்பை ஆதரிக்கிறது, ஈர்ப்பு மையத்தை நோக்கி வாயு ஓட்டத்தை வழிநடத்துகிறது. இந்த மறைக்கப்பட்ட நிறை இல்லாமல், விண்மீன் கூட்டங்கள் பல பில்லியன் ஆண்டுகளாக சூப்பர் ஹீட் வாயுக்களை கட்டுக்குள் வைத்திருக்க போதுமான அடர்த்தியைக் கொண்டிருக்காது.

இந்த வாயுக்களின் இயக்கத்தை அளவிடுவதன் மூலம், XRISM ஆனது ஆழமான இடத்தில் இருண்ட பொருளின் பரவலை மறைமுகமாக வரைபடமாக்குகிறது. ஆராய்ச்சியாளர்களால் மேற்கோள் காட்டப்பட்ட “டைஃபூன்” புயல்கள் உண்மையான நேரத்தில் இந்த அண்ட மெகா கட்டமைப்புகளின் வளர்ச்சியின் காட்சி கையொப்பமாகும். ஒவ்வொரு திசைவேக அளவீடும் கண்ணுக்குத் தெரியாத வெகுஜனமானது உலகளாவிய விளையாட்டின் விதிகளை எவ்வாறு ஆணையிடுகிறது என்பதை விவரிக்கும் கணித மாதிரிகளைச் செம்மைப்படுத்த உதவுகிறது.

கருந்துளைகளால் வெளியேற்றப்படும் புவியீர்ப்பு மற்றும் ஆற்றலால் ஈர்க்கப்படும் பொருளுக்கு இடையேயான தொடர்பு ஒரு சிக்கலான பின்னூட்ட வளையத்தை உருவாக்குகிறது. இந்த சுழற்சியே ஒரு விண்மீன் தொடர்ந்து வளருமா அல்லது நிரந்தர நட்சத்திர செயலற்ற நிலைக்கு நுழையுமா என்பதை தீர்மானிக்கிறது. சுற்றுப்பாதை செயற்கைக்கோள் மூலம் தினசரி அனுப்பப்படும் டெராபைட் தரவுகளை பகுப்பாய்வு செய்யும் போது வானியலாளர்கள் இந்த சமநிலையின் உறுதியான புரிதலை நாடுகிறார்கள்.

பெர்சியஸ் கிளஸ்டரில் உள்ள அவதானிப்புகளின் முடிவுகள்

பெர்சியஸில் பெறப்பட்ட முடிவுகள் இரவு வானத்தில் பரவியுள்ள ஆயிரக்கணக்கான பிற கொத்துக்களைப் பற்றிய ஆய்வுக்கு ஒரு மாதிரியாக செயல்படுகின்றன. பிரபஞ்சத்தின் இயக்கம் மற்றும் வெப்ப இயக்கவியலை அளவிடக்கூடிய ஒரு பொற்காலத்தில் எக்ஸ்ரே வானியல் நுழைந்துள்ளது என்பதை அடையப்பட்ட துல்லியம் நிரூபிக்கிறது. காஸ்மிக் புயல்கள், முன்பு கோட்பாட்டு ரீதியாக மட்டுமே இருந்தன, இப்போது உலகளாவிய அறிவியல் சமூகத்தால் சரிபார்க்கப்பட்ட வேகம், திசை மற்றும் வெப்பநிலை தரவு உள்ளது.

நட்சத்திரங்கள் மற்றும் விண்மீன் திரள்களின் தலைவிதி காணக்கூடிய வெகுஜனத்தால் மட்டும் தீர்மானிக்கப்படுவதில்லை, மாறாக நிறமாலையின் நிழல்களில் செயல்படும் சக்திகளால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது என்பதை ஆராய்ச்சி வலுப்படுத்துகிறது. கருந்துளைகள் மற்றும் இருண்ட பொருளுக்கு இடையேயான “சண்டை” வெவ்வேறு அளவுகளில் அதே முறையைப் பின்பற்றுகிறதா என்பதை உறுதிப்படுத்த XRISM மற்ற வான இலக்குகளை அவதானிக்கும் பணியைத் தொடரும். பிரபஞ்சத்தின் முழு வரலாற்றையும், பெருவெடிப்பிலிருந்து அதன் தற்போதைய விரிவாக்க நிலை வரை கண்டறிய இந்த அறிவு இன்றியமையாதது.