तिब्बत में वेधशाला जेमिंगा पल्सर से 100 TeV गामा किरणों को पकड़ती है और ब्रह्मांडीय किरणों का मानचित्रण करती है

हाल के एक खगोलीय अवलोकन में जेमिंगा पल्सर के आसपास से निकलने वाली बहुत उच्च ऊर्जा वाली गामा किरणों की उपस्थिति दर्ज की गई। माप 100 ट्रिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट के निशान तक पहुंच गया, जो इस विशिष्ट प्रकार की खगोलीय घटना के लिए अब तक दर्ज की गई उच्चतम ऊर्जा सीमा का प्रतिनिधित्व करता है।

अध्ययन का लक्ष्य पृथ्वी से लगभग 800 प्रकाश वर्ष दूर, मिथुन राशि में स्थित है। इस न्यूट्रॉन तारे को ऐतिहासिक रूप से वैज्ञानिक समुदाय द्वारा पूरी रात के आकाश में दिखाई देने वाले गामा विकिरण के दूसरे सबसे चमकीले स्रोत के रूप में मान्यता प्राप्त है।

एकत्र किया गया डेटा गहरे अंतरिक्ष में होने वाली चरम कण त्वरण प्रक्रियाओं में एक सीधी खिड़की प्रदान करता है। इन उत्सर्जनों का मानचित्रण ब्रह्मांड में यात्रा करने वाली ब्रह्मांडीय किरणों की उत्पत्ति, संरचना और व्यवहार के बारे में मौलिक उत्तर प्रदान करता है।

तिब्बत के बुनियादी ढांचे में अवलोकन गतिशीलता

इन उच्च-ऊर्जा संकेतों को पकड़ना तिब्बत स्वायत्त क्षेत्र में 4,300 मीटर की ऊंचाई पर स्थित एक अंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिक सुविधा, एएस-गामा प्रयोग के बुनियादी ढांचे द्वारा संभव बनाया गया था। यह परिसर भूमिगत चेरेनकोव वॉटर म्यूऑन सेंसर के साथ संयुक्त सतह डिटेक्टरों का एक विशाल नेटवर्क संचालित करता है, जो ब्रह्मांडीय विकिरण के पृथ्वी के वायुमंडल में पहुंचने पर उत्पन्न होने वाले द्वितीयक कणों के वायुमंडलीय बौछार को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

इन माध्यमिक कणों के कोण, वितरण और ऊर्जा का विश्लेषण करके, शोधकर्ता पृथ्वी के वातावरण में प्रवेश करने से पहले गामा किरणों के प्रक्षेपवक्र और मूल शक्ति का सटीक पुनर्निर्माण करने में सक्षम हैं। इंस्टॉलेशन की उच्च ऊंचाई वायुमंडलीय कैस्केड के दौरान जानकारी के नुकसान को कम करती है, जबकि भूमिगत सेंसर पृष्ठभूमि हस्तक्षेप को फ़िल्टर करते हैं, जिससे मिथुन तारामंडल से उत्पन्न होने वाले संकेतों को साफ-सुथरा पढ़ने की अनुमति मिलती है।

कण व्यवहार और चुंबकीय क्षेत्र

कॉस्मिक किरणें अनिवार्य रूप से अत्यधिक ऊर्जावान आवेशित कण हैं जो लगातार पृथ्वी के पर्यावरण पर बमबारी करते हैं। ब्रह्मांड में इसकी गति की भौतिक प्रकृति के कारण इसकी सटीक उत्पत्ति आधुनिक खगोल भौतिकी में सबसे बड़े प्रश्नों में से एक बनी हुई है।

क्योंकि उनमें विद्युत आवेश होता है, ये कण आकाशगंगा में फैले अंतरतारकीय चुंबकीय क्षेत्रों के साथ सीधे संपर्क करते हैं। इस अंतःक्रिया के कारण उनके प्रक्षेप पथ को लगातार मोड़ दिया जाता है, जिससे एक अराजक पथ बनता है जिससे उनके उत्पन्न स्रोत पर एक सीधी रेखा में ट्रैक करना असंभव हो जाता है।

इस तकनीकी सीमा को दूर करने के लिए गामा किरणों का अवलोकन सबसे प्रभावी पद्धतिगत विकल्प के रूप में सामने आता है। आवेशित कणों के विपरीत, गामा विकिरण फोटॉनों से बना होता है, जिनमें कोई विद्युत आवेश नहीं होता है और वे अंतरिक्ष के माध्यम से बिल्कुल सीधी रेखा में यात्रा करते हैं।

ये फोटॉन सीधे संदेशवाहक के रूप में कार्य करते हैं, जो बिल्कुल उस स्थान की ओर इशारा करते हैं जहां अत्यधिक त्वरण की घटनाएं घटी थीं। वे तब उत्पन्न होते हैं जब अत्यधिक ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन आसपास के कम-ऊर्जा फोटॉन से टकराते हैं, एक प्रक्रिया में भारी मात्रा में बल स्थानांतरित करते हैं जिसे व्युत्क्रम कॉम्पटन स्कैटरिंग के रूप में जाना जाता है।

तारकीय रेडियोधर्मी प्रभामंडल का निर्माण

जेमिंगा एक प्राचीन पल्सर है, जो अनुमानतः 300,000 वर्ष पुराना है, इसकी विशेषता इसके तीव्र घूर्णन और विकिरण किरणों के तीव्र उत्सर्जन से है। इस घने तारकीय कोर के चारों ओर, निष्कासित प्लाज्मा एक हिंसक हवा बनाता है जो लगातार मूल सुपरनोवा के अवशेषों से टकराता है।

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यह निरंतर टकराव एक विशाल प्राकृतिक कण त्वरक की तरह काम करता है, जो इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन को अत्यधिक गति तक धकेलता है। इस अंतःक्रिया का परिणाम एक पल्सर पवन निहारिका का निर्माण होता है, जो मृत तारे के चारों ओर गामा किरणों के एक विशाल, वलय के आकार के प्रभामंडल के रूप में प्रकट होता है।

ऊर्जा सीमाएँ और अंतरिक्ष त्वरण

इस प्रभामंडल के हालिया मानचित्रण से पता चला है कि जब ऊर्जा 100 TeV अवरोध से अधिक हो जाती है तो गामा किरणों की तीव्रता काफी कम हो जाती है। यह विशिष्ट माप जेमिंगा नेबुला के भीतर इलेक्ट्रॉन त्वरण की महत्वपूर्ण सीमा स्थापित करता है, जो भौतिक मॉडल के लिए एक सटीक गणितीय पैरामीटर प्रदान करता है।

इस ऊर्जा सीमा की परिभाषा यह समझने के लिए एक मील का पत्थर है कि विभिन्न खगोलीय पिंड अपनी आंतरिक शक्तियों का प्रबंधन कैसे करते हैं। इन संख्याओं की तुलना अन्य स्रोतों से करने पर, जैसे कि क्रैब नेबुला, जो पेटाइलेक्ट्रॉनवोल्ट पैमाने तक पहुंचता है, यह दर्शाता है कि उम्र और आसपास का वातावरण सीधे तौर पर पल्सर की त्वरण क्षमता को निर्धारित करता है।

इलेक्ट्रॉन प्रतिधारण और प्रसार गुणांक

माप द्वारा विस्तृत एक अन्य पहलू में तारे के ठीक निकट के क्षेत्र में प्रसार गुणांक शामिल है। यह सूचकांक उस गति और आसानी को निर्धारित करता है जिसके साथ ब्रह्मांडीय किरण कण स्थानीय चुंबकीय अशांति से बच सकते हैं और पूरे खुले स्थान में फैल सकते हैं।

डेटा ने संकेत दिया कि जेमिंगा के आसपास प्रसार दर बाकी इंटरस्टेलर माध्यम में देखे गए मानक मूल्य के सिर्फ एक सौवें हिस्से के बराबर है। यह बेहद कम संख्या उस विशिष्ट क्षेत्र के भीतर कण गतिशीलता में गंभीर कमी का संकेत देती है।

व्यावहारिक रूप से, इसका मतलब यह है कि पल्सर द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन ज्यादातर इसके परिवेश में फंसे हुए हैं। स्थानीय चुंबकीय संरचना एक रोकथाम अवरोधक के रूप में कार्य करती है, जो इस अत्यधिक ऊर्जावान सामग्री को आकाशगंगा के बाकी हिस्सों में तेजी से फैलने से रोकती है।

खगोल भौतिकी में अतिरिक्त पॉज़िट्रॉन का समाधान

इस तीव्र कण प्रतिधारण क्षमता की खोज सौर मंडल तक पहुंचने वाले एंटीमैटर की मात्रा के संबंध में खगोलीय टिप्पणियों में लंबे समय से चली आ रही विसंगति को हल करने के लिए लापता टुकड़ा प्रदान करती है। दशकों से, पृथ्वी की कक्षा में उपकरणों ने उच्च-ऊर्जा पॉज़िट्रॉन की मात्रा का पता लगाया है जो ब्रह्मांडीय किरण प्रसार के मानक सैद्धांतिक मॉडल की तुलना में कहीं अधिक है। यह पुष्टि कि जेमिंगा जैसे प्राचीन पल्सर विशाल जाल के रूप में काम करते हैं जो सहस्राब्दियों तक इन कणों को धीरे-धीरे छोड़ते हैं, इस अतिरिक्त को उचित ठहराने के लिए आवश्यक गणितीय मॉडल के साथ पूरी तरह से मेल खाते हैं। फंसे हुए पॉज़िट्रॉन का धीमा प्रसार एंटीमैटर का एक निरंतर और विलंबित प्रवाह बनाता है, जो स्थलीय उपकरणों द्वारा कैप्चर की गई विषम रीडिंग को सटीक रूप से समझाता है और निश्चित रूप से पल्सर पवन निहारिका की गतिशीलता को ब्रह्मांडीय विकिरण की संरचना से जोड़ता है जो ग्रहों के पड़ोस को स्नान कराता है।

गहरे स्थान का निरंतर मानचित्रण

इन आंकड़ों का समेकन गैलेक्टिक पड़ोस में उच्च-ऊर्जा घटनाओं के अवलोकन के लिए एक नया मानक स्थापित करता है। समान स्रोतों की निरंतर निगरानी से आकाशगंगा में मौजूद प्राकृतिक त्वरक का एक विस्तृत मानचित्र बनाने की अनुमति मिलेगी, जो ब्रह्मांड को नियंत्रित करने वाली चरम भौतिकी की समझ को परिष्कृत करेगा।