के खगोल वैज्ञानिकों के नेतृत्व में एक अंतर्राष्ट्रीय सहयोग ने एक बिल्कुल नए प्रकार के विस्फोटित तारे याकी पहचान की है , जिसमें असामान्य रूप से उच्च मात्रा में सिलिकॉन, सल्फर और आर्गन मौजूद हैं।
आमतौर पर, जब विशाल तारे सुपरनोवा में ढहते हैं, तो खगोलविद हाइड्रोजन और हीलियम जैसे हल्के तत्वों के प्रबल अंशों का पता लगाते हैं। हाल ही में देखी गई घटना, जिसका नाम SN 2021yfj है, इसलिए ख़ास रही क्योंकि इसकी रासायनिक छाप बहुत अलग दिखाई दी।
दशकों से, वैज्ञानिक यह मानते आए हैं कि विशाल तारों की संरचना परतों में होती है, बिल्कुल प्याज के छल्लों की तरह। बाहरी आवरण हल्के तत्वों से बना होना चाहिए, जबकि गहराई में क्रमशः भारी तत्व पाए जाते हैं, जिनका अंत केंद्र में एक लोहे के कोर से होता है।
एसएन 2021yfj के अवलोकनों से पता चलता है कि तारे ने अंततः विस्फोट होने से पहले किसी तरह हाइड्रोजन, हीलियम और कार्बन के अपने बाहरी आवरणों को त्याग दिया था—जिससे सिलिकॉन और सल्फर से भरपूर उसके आंतरिक क्षेत्र उजागर हो गए थे।
यह दुर्लभ खोज विशाल तारों के लंबे समय से परिकल्पित स्तरित आंतरिक भाग की पहली प्रत्यक्ष झलक प्रदान करती है और वैज्ञानिकों को यह देखने में सक्षम बनाती है कि तारकीय मृत्यु से कुछ ही क्षण पहले, उनके अंदर क्या छिपा है। ये परिणाम 20 अगस्त को नेचर पत्रिका में प्रकाशित हुए थे ।
नॉर्थवेस्टर्न के स्टीव शुल्ज़, जिन्होंने इस अध्ययन का नेतृत्व किया, ने कहा, \"यह पहली बार है जब हमने एक ऐसा तारा देखा है जिसकी हड्डियाँ पूरी तरह से उखड़ी हुई थीं।\" \"इससे हमें पता चलता है कि तारों की संरचना कैसी होती है
और यह साबित होता है कि विस्फोट से पहले तारे बहुत सारा पदार्थ खो सकते हैं। न केवल उनकी सबसे बाहरी परतें उखड़ सकती हैं, बल्कि उन्हें पूरी तरह से उधेड़ा भी जा सकता है और फिर भी वे एक शानदार विस्फोट उत्पन्न कर सकते हैं जिसे हम बहुत दूर से भी देख सकते हैं।\"
नॉर्थवेस्टर्न के एडम मिलर, जो इस अध्ययन के वरिष्ठ लेखक हैं, ने कहा, \"यह घटना सचमुच ऐसी दिखती है जैसी पहले कभी किसी ने नहीं देखी।\" \"यह इतना अजीब था कि हमें लगा कि शायद हमने सही वस्तु नहीं देखी। यह तारा हमें बता रहा है कि तारों के विकास के बारे में हमारे विचार और सिद्धांत बहुत संकीर्ण हैं।
ऐसा नहीं है कि हमारी पाठ्यपुस्तकें गलत हैं, लेकिन वे स्पष्ट रूप से प्रकृति में उत्पन्न होने वाली हर चीज़ को पूरी तरह से नहीं दर्शातीं। किसी विशाल तारे के जीवन के अंत के और भी अनोखे रास्ते होंगे जिन पर हमने विचार नहीं किया होगा।\"
ब्रह्मांड की सबसे चरम क्षणिक घटनाओं के विशेषज्ञ, शुल्ज़, नॉर्थवेस्टर्न के सेंटर फॉर इंटरडिसिप्लिनरी एक्सप्लोरेशन एंड रिसर्च इन एस्ट्रोफिजिक्स (CIERA) में एक शोध सहयोगी हैं। मिलर नॉर्थवेस्टर्न के वेनबर्ग कॉलेज ऑफ आर्ट्स एंड साइंसेज में भौतिकी और खगोल विज्ञान के सहायक प्रोफेसर हैं, साथ ही CIERA और NSF-साइमन्स AI इंस्टीट्यूट फॉर द स्काई, दोनों के एक प्रमुख सदस्य भी हैं।
हमारे सूर्य से 10 से 100 गुना भारी, विशाल तारे नाभिकीय संलयन द्वारा संचालित होते हैं। इस प्रक्रिया में, तारकीय केंद्र में तीव्र दबाव और अत्यधिक ऊष्मा के कारण हल्के तत्व आपस में जुड़ जाते हैं, जिससे भारी तत्व उत्पन्न होते हैं। जब केंद्र में तापमान और घनत्व बढ़ता है, तो बाहरी परतों में जलन शुरू हो जाती है।
जैसे-जैसे तारा समय के साथ विकसित होता है,केंद्र में क्रमिक रूप से भारी तत्व जलते हैं, जबकि केंद्र के चारों ओर स्थित आवरणों की एक श्रृंखला में हल्के तत्व जलते हैं। यह प्रक्रिया जारी रहती है, और अंततः लोहे के केंद्र का निर्माण होता है। जब लोहे का केंद्र ढहता है, तो यह एक सुपरनोवा को सक्रिय करता है या एकनिर्माण करता है ।
हालाँकि विशाल तारे आमतौर पर विस्फोट से पहले परतें उतार देते हैं, SN2021yfj ने वैज्ञानिकों द्वारा पहले कभी देखे गए पदार्थ से कहीं अधिक पदार्थ बाहर निकाला। \"छिन्न तारों\" के अन्य अवलोकनों से हीलियम या कार्बन और ऑक्सीजन की परतें सामने आई हैं - जो बाहरी हाइड्रोजन आवरण के नष्ट होने के बाद उभरी हैं। लेकिन खगोल भौतिकीविदों ने इससे ज़्यादा गहरी कोई चीज़ पहले कभी नहीं देखी थी - जिससे संकेत मिलता है कि कुछ बेहद हिंसक और असाधारण ज़रूर चल रहा होगा।
शुल्ज़ और उनकी टीम ने सितंबर 2021 में नॉर्थवेस्टर्न की ज़्विकी ट्रांज़िएंट फ़ैसिलिटी (ZTF) तक पहुँच का उपयोग करके SN2021yfj की खोज की। सैन डिएगो के ठीक पूर्व में स्थित, ZTF पूरे दृश्यमान रात्रि आकाश को स्कैन करने के लिए एक वाइड-फ़ील्ड कैमरे का उपयोग करता है। अपने प्रक्षेपण के बाद से, ZTF खगोलीय क्षणिक घटनाओं के लिए दुनिया का प्रमुख खोज इंजन बन गया है - सुपरनोवा जैसी क्षणभंगुर घटनाएँ जो अचानक भड़क उठती हैं और फिर जल्दी से लुप्त हो जाती हैं।
ZTF डेटा को देखने के बाद, शुल्ज़ ने पृथ्वी से 2.2 अरब प्रकाश वर्ष दूर स्थित एक तारा-निर्माण क्षेत्र में एक अत्यंत चमकदार वस्तु देखी।
रहस्यमयी वस्तु के बारे में और अधिक जानकारी प्राप्त करने के लिए, टीम उसका स्पेक्ट्रम प्राप्त करना चाहती थी, जो बिखरे हुए प्रकाश को उसके घटक रंगों में विभाजित करता है। प्रत्येक रंग एक अलग तत्व का प्रतिनिधित्व करता है। इसलिए, सुपरनोवा के स्पेक्ट्रम का विश्लेषण करके, वैज्ञानिक यह पता लगा सकते हैं कि विस्फोट में कौन से तत्व मौजूद हैं।
हालाँकि शुल्ज़ ने तुरंत कार्रवाई शुरू कर दी, लेकिन उनकी स्पेक्ट्रम खोज कई बार अटकी रही। दुनिया भर में दूरबीनें या तो उपलब्ध नहीं थीं या बादलों के पार स्पष्ट छवि प्राप्त करने में असमर्थ थीं। सौभाग्य से, टीम को एक खगोलशास्त्री सहयोगी से एक आश्चर्य प्राप्त हुआ, जिसने हवाई स्थित डब्ल्यूएम केक वेधशाला के उपकरणों का उपयोग करके एक स्पेक्ट्रम एकत्र किया।
मिलर ने कहा, \"हमें लगा कि हमने ये अवलोकन प्राप्त करने का अवसर पूरी तरह गँवा दिया है। इसलिए, हम निराश होकर सो गए। लेकिन अगली सुबह, यूसी बर्कले में एक सहकर्मी ने अप्रत्याशित रूप से एक स्पेक्ट्रम उपलब्ध कराया। उस स्पेक्ट्रम के बिना शायद हमें कभी एहसास ही नहीं होता कि यह एक अजीब और असामान्य विस्फोट था।\"
शुल्ज़ ने SN2021yfj के बारे में कहा, \"हमने एक दिलचस्प विस्फोट देखा, लेकिन हमें नहीं पता था कि यह क्या था।\" \"लगभग तुरंत ही, हमें एहसास हुआ कि यह कुछ ऐसा था जो हमने पहले कभी नहीं देखा था, इसलिए हमें सभी उपलब्ध संसाधनों के साथ इसका अध्ययन करना था।\"
अन्य छिन्न-भिन्न सुपरनोवा में पाए जाने वाले सामान्य हीलियम, कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के बजाय, स्पेक्ट्रम में सिलिकॉन, सल्फर और आर्गन के प्रबल संकेतों का प्रभुत्व था। नाभिकीय संलयन, किसी विशाल तारे के जीवन के अंतिम चरण में उसके गहरे आंतरिक भाग में इन भारी तत्वों का निर्माण करता है।
शुल्ज़ ने कहा, \"इस तारे ने अपने जीवनकाल में जो भी पदार्थ उत्पन्न किया था, उसका अधिकांश भाग नष्ट कर दिया। इसलिए, हम केवल उसके विस्फोट से ठीक पहले के महीनों में बने पदार्थ को ही देख पाए। ऐसा होने के पीछे कोई बहुत ही भयंकर घटना घटी होगी।\"
हालाँकि इस घटना का सटीक कारण अभी भी एक खुला प्रश्न है, शुल्ज़ और मिलर का मानना है कि इसमें एक दुर्लभ और शक्तिशाली प्रक्रिया शामिल थी। वे कई परिदृश्यों की खोज कर रहे हैं, जिनमें एक संभावित साथी तारे के साथ अंतर्क्रिया, एक विशाल पूर्व-सुपरनोवा विस्फोट या यहाँ तक कि असामान्य रूप से तेज़ तारकीय हवाएँ भी शामिल हैं।
लेकिन, सबसे ज़्यादा संभावना यह है कि टीम का मानना है कि यह रहस्यमय सुपरनोवा किसी विशाल तारे के सचमुच खुद को चीरने का नतीजा है। जैसे-जैसे तारे का केंद्र अपने ही गुरुत्वाकर्षण के कारण अंदर की ओर सिकुड़ता है,
वह और भी ज़्यादा गर्म और सघन होता जाता है। यह अत्यधिक गर्मी और घनत्व फिर नाभिकीय संलयन को इतनी अविश्वसनीय तीव्रता से फिर से प्रज्वलित करता है कि इससे ऊर्जा का एक शक्तिशाली विस्फोट होता है जो तारे की बाहरी परतों को दूर धकेल देता है। हर बार जब तारा एक नए युग्म-अस्थिरता प्रकरण से गुज़रता है, तो संबंधित स्पंदन और अधिक पदार्थ बहाता है।
शुल्ज़ ने कहा, \"सबसे हालिया शेल इजेक्शन में से एक पहले से मौजूद शेल से टकराया, जिससे शानदार उत्सर्जन हुआ जिसे हमने SN2021yfj के रूप में देखा।\"मिलर ने कहा, \"हालांकि हमारे पास इस बात का एक सिद्धांत है
कि प्रकृति ने इस विशेष विस्फोट को कैसे जन्म दिया, लेकिन मैं अपनी जान की बाजी नहीं लगा सकता कि यह सही है, क्योंकि हमारे पास अभी भी केवल एक ही खोजा गया उदाहरण है। यह तारा वास्तव में इन दुर्लभ सुपरनोवाओं की प्रकृति और उनके निर्माण के तरीके को बेहतर ढंग से समझने के लिए और अधिक खोजबीन की आवश्यकता को रेखांकित करता है।\"
