वैज्ञानिकों ने जेमिंगा पल्सर के पास अल्ट्रा-हाई-एनर्जी गामा किरणों का पता लगाया, जिससे कॉस्मिक किरणों के बारे में सुराग का पता चला

अंतर्राष्ट्रीय शोधकर्ताओं ने हाल ही में जेमिंगा पल्सर के आसपास अल्ट्रा-हाई-एनर्जी गामा किरणों का सटीक पता लगाने की घोषणा की है। अवलोकन अब तक दर्ज की गई उच्चतम ऊर्जा सीमा में किए गए, जो दृश्य प्रकाश की तुलना में लगभग 100 ट्रिलियन गुना तक पहुंच गया। यह मौलिक खोज रहस्यमय ब्रह्मांडीय किरणों की उत्पत्ति और प्रकृति की समझ को महत्वपूर्ण रूप से आगे बढ़ाने का वादा करती है।

यह शोध पृथ्वी से लगभग 800 प्रकाश वर्ष दूर मिथुन राशि में स्थित एक खगोलीय पिंड पर केंद्रित है। जेमिंगा को पूरे आकाश में गामा किरणों के दूसरे सबसे चमकीले स्रोत के रूप में पहचाना जाता है, जो इसे ब्रह्मांड में उच्च-ऊर्जा घटनाओं के गहन अध्ययन के लिए एक आदर्श लक्ष्य बनाता है।

परिणाम चरम ब्रह्मांडीय वातावरण में कण त्वरण प्रक्रियाओं पर एक नया दृष्टिकोण प्रदान करते हैं। वे खगोल भौतिकी के स्थायी रहस्यों को उजागर करने का मार्ग प्रशस्त करते हैं, जैसे कि ब्रह्मांडीय किरणों की संरचना और वे इतनी विशाल ऊर्जा कैसे प्राप्त करते हैं।

ब्रह्मांडीय किरणों की पहेली और उनके स्रोतों की खोज

उच्च-ऊर्जा कण, जिन्हें कॉस्मिक किरणें कहा जाता है, लगातार अंतरिक्ष से गुजरते रहते हैं। वैज्ञानिक समुदाय का मानना ​​है कि इसके निकट-पृथ्वी स्रोतों को दो मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: वे जो आकाशगंगा के भीतर उत्पन्न होते हैं और वे जो अधिक दूर की आकाशगंगाओं से आते हैं। हालाँकि, इन किरणों के निर्माण की वास्तविक प्रकृति और तंत्र अभी भी शोधकर्ताओं के लिए कई रहस्य छिपाए हुए हैं।

कॉस्मिक किरणों की उत्पत्ति का पता लगाने में मुख्य कठिनाई अंतरिक्ष में मौजूद चुंबकीय क्षेत्रों के साथ उनकी बातचीत में निहित है। क्योंकि वे आवेशित कण हैं, उनके प्रक्षेप पथ घुमावदार हैं, जो उनके प्रारंभिक बिंदु की प्रत्यक्ष पहचान को रोकता है। यह विक्षेपण गामा किरणों के अध्ययन को एक वैकल्पिक और अधिक प्रभावी तरीका बनाता है।

ब्रह्मांड के दूत के रूप में गामा किरणें

अध्ययन के इस क्षेत्र में गामा किरणें आवश्यक हैं क्योंकि, आवेशित कणों के विपरीत, वे चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित हुए बिना, सीधी रेखाओं में यात्रा करती हैं। जब उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में तेज़ी से चलते हैं, तो वे सिंक्रोट्रॉन विकिरण उत्सर्जित करते हैं। इसके अतिरिक्त, आसपास के फोटॉनों के साथ ऊर्जावान इलेक्ट्रॉनों की टक्कर के परिणामस्वरूप “उलटा कॉम्पटन स्कैटरिंग” हो सकता है, एक ऐसी घटना जहां फोटॉन ऊर्जा प्राप्त करते हैं और उच्च-ऊर्जा गामा किरणों या एक्स-रे में बदल जाते हैं।

इसलिए इन अप्रत्यक्ष रूप से उत्पन्न गामा किरणों का अध्ययन एक महत्वपूर्ण रणनीति है। वे एक प्रकार के “फ़िंगरप्रिंट” के रूप में कार्य करते हैं जो ब्रह्मांडीय किरणों की उत्पत्ति, जिस वातावरण में वे बनाए गए थे और, महत्वपूर्ण रूप से, इन कणों को इतने चरम स्तर तक कैसे त्वरित किया जाता है, के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रकट कर सकते हैं।

तिब्बत ASγ प्रयोग और इसकी क्षमताएं

कॉस्मिक किरणों और गामा किरणों की वास्तविक प्रकृति की समझ को आगे बढ़ाने के लिए, जापान और चीन सहित कई देशों के शोधकर्ता, तिब्बत ASγ प्रयोग के नाम से ज्ञात अंतर्राष्ट्रीय परियोजना में शामिल हुए हैं। यह बड़े पैमाने का वैज्ञानिक प्रयास चीन के तिब्बत स्वायत्त क्षेत्र में 4,300 मीटर की प्रभावशाली ऊंचाई पर स्थित एक अद्वितीय अवलोकन बुनियादी ढांचे का उपयोग करता है।

अवलोकन उपकरण में “वायुमंडलीय वर्षा” के कणों को पकड़ने का कार्य होता है, जो बड़ी मात्रा में द्वितीयक कण होते हैं जो तब उत्पन्न होते हैं जब ब्रह्मांडीय किरणें और उच्च-ऊर्जा गामा किरणें पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करती हैं। इन वर्षा की ऊर्जा और दिशा का विश्लेषण करके वैज्ञानिक मूल ब्रह्मांडीय और गामा किरणों की विशेषताओं का अनुमान लगा सकते हैं। सुविधा में भूमिगत स्थित एक जल चेरेंकोव म्यूऑन डिटेक्टर शामिल है, जो माप की सटीकता और विभिन्न प्रकार के कणों के बीच अंतर करने की क्षमता में सुधार करता है।

जेमिंगा: गामा किरण प्रभामंडल वाला एक खगोलीय लक्ष्य

2014 से शुरू होकर, लगभग दो वर्षों की अवधि में, अनुसंधान समूह ने जेमिंगा गामा-रे ऑब्जेक्ट पर अपनी टिप्पणियों को केंद्रित किया। लगभग 800 प्रकाश-वर्ष दूर, मिथुन तारामंडल की ओर स्थित, जेमिंगा एक अपेक्षाकृत पुराना पल्सर है, जो 300,000 वर्ष पुराना होने का अनुमान है। पल्सर एक न्यूट्रॉन तारा है जो तेजी से घूमता है और विकिरण की किरणें उत्सर्जित करता है।

इस पल्सर के आसपास, निष्कासित प्लाज्मा, जिसे पल्सर पवन के रूप में जाना जाता है, सुपरनोवा अवशेषों के साथ हिंसक रूप से संपर्क करता है। यह टकराव एक प्राकृतिक त्वरक की तरह काम करता है, जो इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन को बहुत उच्च ऊर्जा तक प्रेरित करता है। इन संरचनाओं को “पल्सर विंड नेबुला” कहा जाता है, और जेमिंगा के आसपास, “गामा-किरण प्रभामंडल” का निरीक्षण करना संभव है, एक विशाल अंगूठी के आकार का क्षेत्र जो तीव्र गामा-किरण उत्सर्जन उत्सर्जित करता है।

ऊर्जा का पता लगाने और उसके निहितार्थों को रिकॉर्ड करें

इस अवलोकन चरण के परिणामस्वरूप अभूतपूर्व ऊर्जा सीमा में जेमिंगा के गामा-किरण प्रभामंडल को सटीक रूप से पकड़ लिया गया। डेटा ने 100 ट्रिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट (100 TeV, 0.1 PeV के बराबर) से अधिक गामा किरणों की उपस्थिति की पुष्टि की, जो इस प्रकार की घटना के लिए अब तक की गई उच्चतम माप का प्रतिनिधित्व करता है।

अवलोकन डेटा के गहन विश्लेषण से एक महत्वपूर्ण विवरण सामने आया: जेमिंगा के प्रभामंडल में गामा किरणों की तीव्रता लगभग 100 TeV से ऊपर के ऊर्जा क्षेत्र में नाटकीय रूप से कम हो जाती है। यह खोज पहले प्रत्यक्ष प्रमाण का प्रतिनिधित्व करती है कि जेमिंगा पल्सर पवन निहारिका में इलेक्ट्रॉन त्वरण के लिए महत्वपूर्ण ऊर्जा लगभग 100 TeV है। यह जानकारी इन ब्रह्मांडीय स्रोतों में होने वाली भौतिक प्रक्रियाओं के मॉडलिंग के लिए महत्वपूर्ण है।

आकाशीय कणों के त्वरण में भिन्नता

जेमिंगा में प्राप्त परिणामों की तुलना अन्य उल्लेखनीय खगोलीय स्रोतों से करने से मूल्यवान अंतर्दृष्टि मिलती है। उदाहरण के लिए, क्रैब नेबुला एक सुपरनोवा अवशेष है जिसे व्यापक रूप से ब्रह्मांड में सबसे शक्तिशाली कण त्वरक में से एक के रूप में मान्यता प्राप्त है। इसमें पेटाइलेक्ट्रॉनवोल्ट वर्ग (1000 TeV) के इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति का सुझाव पिछले अवलोकनों से पहले ही दिया जा चुका है।

जेमिंगा और क्रैब नेबुला के बीच ये अंतर इस बात पर प्रकाश डालते हैं कि कणों को तेज करने की क्षमता काफी भिन्न हो सकती है। खगोलीय वस्तु की आयु और आसपास का भौतिक वातावरण जैसे कारक एक निर्धारित भूमिका निभाते हैं। जेमिंगा में महत्वपूर्ण त्वरण ऊर्जा की खोज से इन वस्तुओं के विकास और पल्सर पवन निहारिका में इलेक्ट्रॉनिक त्वरण के तंत्र की हमारी समझ पर पर्याप्त प्रभाव पड़ेगा।

दबा हुआ प्रसार और पॉज़िट्रॉन का रहस्य

अल्ट्रा-हाई-एनर्जी गामा किरणों का पता लगाने के अलावा, अध्ययन ने जेमिंगा के आसपास के क्षेत्र में “प्रसार गुणांक” के निर्धारण की भी अनुमति दी। यह गुणांक इस बात का सूचक है कि ब्रह्मांडीय किरण कण किसी दिए गए क्षेत्र में कितनी तेजी से बिखरते हैं। प्रसार की तीव्रता को समझना यह समझने के लिए मौलिक है कि पृथ्वी तक पहुंचने से पहले ब्रह्मांडीय किरणें चुंबकीय क्षेत्र की अशांति से कैसे बिखर जाती हैं।

शोध में लगभग 16 से 250 TeV की ऊर्जा सीमा में गामा किरणों के प्रभामंडल प्रकीर्णन की जांच की गई। वैज्ञानिकों ने पाया कि जेमिंगा में प्रसार गुणांक सामान्य रूप से गैलेक्टिक अंतरिक्ष में देखे गए गुणांक का लगभग सौवां हिस्सा था। यह डेटा कण प्रसार के एक मजबूत दमन का सुझाव देता है। दूसरे शब्दों में, जेमिंगा में उत्पादित कॉस्मिक किरण इलेक्ट्रॉन एक विशेष गुण प्रदर्शित करते हैं: उनके आसपास के स्थान में भागने की संभावना कम होती है।

ये नई खोजी गई विशेषताएं महत्वपूर्ण बाधाएं प्रदान कर सकती हैं और लंबे समय से चले आ रहे खगोलभौतिकीय रहस्य: पॉज़िट्रॉन ग्लूट को सुलझाने में मदद कर सकती हैं। यह घटना इस अवलोकन को संदर्भित करती है कि ब्रह्मांडीय किरणों में वर्तमान सिद्धांतों की भविष्यवाणी की तुलना में अधिक उच्च-ऊर्जा पॉज़िट्रॉन होते हैं। इसलिए जेमिंगा में इलेक्ट्रॉनों की अवधारण इन अतिरिक्त पॉज़िट्रॉन की उत्पत्ति को समझाने में एक महत्वपूर्ण कारक हो सकती है।