ബഹിരാകാശത്തു നിന്നുള്ള അമ്പരപ്പിക്കുന്ന റേഡിയോ പൾസുകളുടെ രഹസ്യം ശാസ്ത്രജ്ഞർ പരിഹരിക്കുന്നു

2022-ൽ കണ്ടെത്തിയതിനുശേഷം, ലോംഗ്-പീരിയഡ് ട്രാൻസിയന്റുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന, ഓരോ കുറച്ച് മിനിറ്റിലും മണിക്കൂറിലും ആവർത്തിക്കുന്ന കോസ്മിക് റേഡിയോ പൾസുകൾ ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞരെ അമ്പരപ്പിക്കുന്നു. ഇന്ന് നേച്ചർ ആസ്ട്രോണമിയിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഞങ്ങളുടെ പുതിയ പഠനം ഒടുവിൽ കുറച്ച് വ്യക്തത നൽകിയേക്കാം.

അതിവേഗം കറങ്ങുന്ന ന്യൂട്രോൺ നക്ഷത്രമായ പൾസാറുകളെക്കുറിച്ച് റേഡിയോ ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് വളരെ പരിചിതമാണ്. ഭൂമിയിൽ നിന്ന് ആകാശം വീക്ഷിക്കുന്ന നമുക്ക്, അവയുടെ ധ്രുവങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള ശക്തമായ റേഡിയോ രശ്മികൾ നമ്മുടെ ദൂരദർശിനികളെ തൂത്തുവാരുന്നതിനാൽ ഈ വസ്തുക്കൾ സ്പന്ദിക്കുന്നതായി തോന്നുന്നു - ഒരു കോസ്മിക് ലൈറ്റ്ഹൗസ് പോലെ.

ഏറ്റവും വേഗത കുറഞ്ഞ പൾസാറുകൾ ഏതാനും സെക്കൻഡുകൾക്കുള്ളിൽ കറങ്ങുന്നു - ഇത് അവയുടെ പിരീഡ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു. എന്നാൽ സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, ലോംഗ്-പീരിയഡ് ട്രാൻസിയന്റുകളും കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഇവയ്ക്ക് 18 മിനിറ്റ് മുതൽ ആറ് മണിക്കൂറിൽ കൂടുതൽ പിരീഡുകൾ ഉണ്ട്.

ന്യൂട്രോൺ നക്ഷത്രങ്ങളെക്കുറിച്ച് നമുക്കറിയാവുന്ന എല്ലാ കാര്യങ്ങളിൽ നിന്നും, ഇത് സാവധാനത്തിൽ കറങ്ങുമ്പോൾ റേഡിയോ തരംഗങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ അവയ്ക്ക് കഴിയില്ല. അപ്പോൾ, ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ എന്തെങ്കിലും കുഴപ്പമുണ്ടോ?

ശരി, ന്യൂട്രോൺ നക്ഷത്രങ്ങൾ ബ്ലോക്കിലെ ഒരേയൊരു ഒതുക്കമുള്ള നക്ഷത്ര അവശിഷ്ടമല്ല, അതിനാൽ ഒരുപക്ഷേ അവ ഈ കഥയിലെ നക്ഷത്രങ്ങളായിരിക്കില്ലായിരിക്കാം. ഏറ്റവും കൂടുതൽ കാലം ജീവിച്ചിരുന്ന ദീർഘകാല ക്ഷണികമായ GPM J1839-10 യഥാർത്ഥത്തിൽ ഒരു വെളുത്ത കുള്ളൻ നക്ഷത്രമാണെന്ന് ഞങ്ങളുടെ പുതിയ പ്രബന്ധം തെളിവുകൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നു. ഒരു നക്ഷത്ര സഹകാരിയുടെ സഹായത്തോടെ ഇത് ശക്തമായ റേഡിയോ ബീമുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, മറ്റുള്ളവരും ഇത് ചെയ്യുന്നുണ്ടാകാമെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

വെളുത്ത കുള്ളൻ പൾസാറുകൾ നൽകുക

ന്യൂട്രോൺ നക്ഷത്രങ്ങളെപ്പോലെ, വെളുത്ത കുള്ളന്മാരും ചത്ത നക്ഷത്രങ്ങളുടെ അവശിഷ്ടങ്ങളാണ്. അവ ഭൂമിയുടെ വലുപ്പമുള്ളവയാണ്, പക്ഷേ സൂര്യന്റെ മൂല്യമുള്ള മുഴുവൻ പിണ്ഡവും അതിൽ നിറഞ്ഞിരിക്കുന്നു.

റേഡിയോ പൾസുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന ഒറ്റപ്പെട്ട വെളുത്ത കുള്ളന്മാരെയും നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ല. എന്നാൽ ബൈനറി എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു അടുത്ത രണ്ട്-നക്ഷത്ര സിസ്റ്റത്തിൽ ഒരു M-തരം കുള്ളനുമായി (സൂര്യന്റെ പിണ്ഡത്തിന്റെ പകുതിയോളം വരുന്ന ഒരു സാധാരണ നക്ഷത്രം) ജോടിയാക്കുമ്പോൾ അവയ്ക്ക് ആവശ്യമായ ചേരുവകളുണ്ട്.

വാസ്തവത്തിൽ, അതിവേഗം കറങ്ങുന്ന "വെള്ള കുള്ളൻ പൾസാറുകൾ" ഉണ്ടെന്ന് നമുക്കറിയാം, കാരണം അവയെ ഞങ്ങൾ നിരീക്ഷിച്ചിട്ടുണ്ട് - ആദ്യത്തേത് 2016 ൽ സ്ഥിരീകരിച്ചു.

ഇത് ചോദ്യം ഉയർത്തുന്നു: ദീർഘ-കാല ട്രാൻസിയന്റുകൾ വെളുത്ത കുള്ളൻ പൾസാറുകളുടെ സാവധാനത്തിലുള്ള കസിൻസുകളാകുമോ?

ഇന്നുവരെ പത്തിലധികം ദീർഘ-കാല ട്രാൻസിയന്റുകൾ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്, പക്ഷേ അവ വളരെ അകലെയും നമ്മുടെ ഗാലക്സിയിൽ വളരെ ആഴത്തിൽ പതിഞ്ഞിരിക്കുന്നതുമായതിനാൽ അവ എന്താണെന്ന് പറയാൻ പ്രയാസമാണ്. 2025 ൽ മാത്രമാണ് രണ്ട് ദീർഘ-കാല ട്രാൻസിയന്റുകൾ വെളുത്ത കുള്ളൻ-എം-കുള്ളൻ ബൈനറികളായി നിർണ്ണായകമായി തിരിച്ചറിഞ്ഞത്. ഇത് തികച്ചും അപ്രതീക്ഷിതമായിരുന്നു.

എന്നിരുന്നാലും, ഇത് ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് കൂടുതൽ ചോദ്യങ്ങൾ അവശേഷിപ്പിച്ചു.

ചില ദീർഘ-കാല ട്രാൻസിയന്റുകൾ വെളുത്ത കുള്ളൻ-എം-കുള്ളൻ ബൈനറികളാണെങ്കിൽ പോലും, വേഗതയേറിയ വെളുത്ത കുള്ളൻ പൾസാറുകളുടെ അതേ രീതിയിൽ അവ വികിരണം ചെയ്യുന്നുണ്ടോ? റേഡിയോ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളിൽ മാത്രം ദൃശ്യമാകുന്ന ദീർഘ-കാല ട്രാൻസിയന്റുകൾ എന്നെന്നേക്കുമായി ഒരു രഹസ്യമായിരിക്കുമോ?

നമുക്ക് ആവശ്യമായത് രണ്ടിനും പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു മാതൃകയും അത് പരീക്ഷിക്കാൻ ആവശ്യമായ ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഡാറ്റയുള്ള ഒരു ദീർഘ-കാല ട്രാൻസിയന്റുമാണ്.

ഒരു സവിശേഷ ദീർഘകാല ഉദാഹരണം

2023-ൽ ഞങ്ങൾ GPM J1839-10 കണ്ടെത്തി, 21 മിനിറ്റ് കാലയളവുള്ള ഒരു ദീർഘകാല ക്ഷണിക കണ്ടെത്തൽ. ഇത് ഇത്തരത്തിലുള്ള രണ്ടാമത്തെ കണ്ടെത്തലായിരുന്നു, എന്നാൽ അതിന്റെ മുൻഗാമിയെയോ അതിനുശേഷം കണ്ടെത്തിയവയെയോ പോലെയല്ല, ഇത് അതുല്യമായി ദീർഘകാലം നിലനിൽക്കുന്നു. 1988 മുതലുള്ള ആർക്കൈവൽ ഡാറ്റയിൽ പൾസുകൾ കണ്ടെത്തി, പക്ഷേ അവ കണ്ടെത്തേണ്ടിയിരുന്ന ചില സമയങ്ങളിൽ മാത്രമാണ്.

ഇത് 15,000 പ്രകാശവർഷം അകലെയായതിനാൽ, റേഡിയോ തരംഗങ്ങളിൽ മാത്രമേ നമുക്ക് അത് കാണാൻ കഴിയൂ. അതിനാൽ കൂടുതലറിയാൻ ഞങ്ങൾ ക്രമരഹിതവും ഇടവിട്ടുള്ളതുമായ ഈ സിഗ്നലിലേക്ക് കൂടുതൽ ആഴത്തിൽ പോയി.

"ലോകമെമ്പാടും" എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു പരമ്പരയിൽ ഞങ്ങൾ GPM J1839-10 കണ്ടു. ഭൂമി കറങ്ങുമ്പോൾ ഉറവിടം അടുത്തതിലേക്ക് കടത്തിവിടുന്ന മൂന്ന് ദൂരദർശിനികൾ ഇവ ഉപയോഗിച്ചു: ഓസ്‌ട്രേലിയൻ SKA പാത്ത്ഫൈൻഡർ അല്ലെങ്കിൽ ASKAP, ദക്ഷിണാഫ്രിക്കയിലെ മീർകാറ്റ് റേഡിയോ ദൂരദർശിനി, യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സിലെ കാൾ ജി. ജാൻസ്‌കി വെരി ലാർജ് അറേ.

ഇടയ്ക്കിടെയുള്ള സിഗ്നൽ ക്രമരഹിതമായിരുന്നില്ല എന്ന് തെളിഞ്ഞു. പൾസുകൾ നാലോ അഞ്ചോ ഗ്രൂപ്പുകളായാണ് എത്തുന്നത്, ഗ്രൂപ്പുകൾ രണ്ട് മണിക്കൂർ ഇടവേളയിൽ ജോഡികളായി വരുന്നു. മുഴുവൻ പാറ്റേണും ഓരോ ഒമ്പത് മണിക്കൂറിലും ആവർത്തിക്കുന്നു.

അത്തരമൊരു സ്ഥിരതയുള്ള പാറ്റേൺ, ഓരോ ഒമ്പത് മണിക്കൂറിലും പരസ്പരം പരിക്രമണം ചെയ്യുന്ന രണ്ട് വസ്തുക്കളുടെ ഒരു ബൈനറി സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്നാണ് സിഗ്നൽ വരുന്നതെന്ന് ശക്തമായി സൂചിപ്പിക്കുന്നു. കാലയളവ് അറിയുന്നത് അവയുടെ പിണ്ഡം കണക്കാക്കാനും നമ്മെ സഹായിക്കുന്നു, ഇതെല്ലാം ഒരു വെളുത്ത കുള്ളൻ–എം-കുള്ളൻ ബൈനറിയിലേക്ക് കൂട്ടിച്ചേർക്കുന്നു.

വീണ്ടും പരിശോധിക്കുമ്പോൾ, ആർക്കൈവൽ കണ്ടെത്തലുകൾ ഒരേ പാറ്റേണുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നുണ്ടെന്ന് മാത്രമല്ല, പരിക്രമണ കാലയളവിനെ വെറും 0.2 സെക്കൻഡിന്റെ കൃത്യതയിലേക്ക് പരിഷ്കരിക്കാൻ സംയോജിത ഡാറ്റ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾക്ക് കഴിഞ്ഞു.

ഒരു ഹൃദയമിടിപ്പ് പാറ്റേൺ

റേഡിയോ ഡാറ്റ മാത്രം നമ്മോട് പറയുന്നത് GPM J1839-10 തീർച്ചയായും ഒരു ബൈനറി സിസ്റ്റമാണെന്ന്. മാത്രമല്ല, അതിന്റെ പൾസുകളുടെ പ്രത്യേക ഹൃദയമിടിപ്പ് റേഡിയോ സിഗ്നലുകൾ നോക്കുന്നതിലൂടെ മാത്രം സാധ്യമാകുന്ന വിധത്തിൽ അതിന്റെ സ്വഭാവത്തെക്കുറിച്ച് സൂചനകൾ നൽകുന്നു.

ഒരു വെള്ളക്കുള്ളൻ പൾസാറിനെക്കുറിച്ചുള്ള മുൻ പഠനത്തിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ട്, GPM J1839-10 നെ ഒരു വെളുത്ത കുള്ളൻ എന്ന നിലയിൽ ഞങ്ങൾ രൂപപ്പെടുത്തി, അതിന്റെ കാന്തികധ്രുവം അതിന്റെ സഹ ഗ്രഹത്തിന്റെ നക്ഷത്രക്കാറ്റിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുമ്പോൾ ഒരു റേഡിയോ ബീം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഭ്രമണപഥത്തിലുടനീളം നമ്മുടെ കാഴ്ച രേഖയുമായി ബൈനറി വസ്തുക്കളുടെ വ്യത്യസ്ത വിന്യാസം ഹൃദയമിടിപ്പ് പാറ്റേൺ കൃത്യമായി പ്രവചിക്കുന്നു.

നക്ഷത്രങ്ങൾ എത്ര അകലെയായിരിക്കണം, അവ എത്ര വലുതാണ് എന്നിങ്ങനെയുള്ള സിസ്റ്റത്തിന്റെ ജ്യാമിതി പോലും നമുക്ക് പുനർനിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും.

മൊത്തത്തിൽ, GPM J1839-10 ന് ദീർഘകാല ക്ഷണികതകൾക്കും വെളുത്ത കുള്ളൻ പൾസാറുകൾക്കും ഇടയിലുള്ള നഷ്ടപ്പെട്ട കണ്ണിയാകാനുള്ള സാധ്യതയുണ്ട്.

ഞങ്ങളുടെ മാതൃക ഉപയോഗിച്ച്, ബൈനറി ജോഡിയെ വേർതിരിച്ചറിയാൻ കഴിയുന്നില്ലെങ്കിലും, ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡാറ്റയിൽ ഞങ്ങളുടെ അളന്ന കാലഘട്ടങ്ങളിൽ മറ്റ് ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ഇതിനകം തന്നെ വേരിയബിളിറ്റി കണ്ടെത്താൻ കഴിഞ്ഞു.

എമിഷൻ ഫിസിക്സ് കൃത്യമായി എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ദീർഘകാല ക്ഷണിക ഗുണങ്ങളുടെ വിശാലമായ ശ്രേണി എങ്ങനെ പരസ്പരം യോജിക്കുന്നു എന്നതിനെക്കുറിച്ച് ഗവേഷണം നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഇത് മനസ്സിലാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു നിർണായക ഘട്ടമാണ്. സംഭാഷണം