कितने ब्लैक होल छुपे हुए हैं? उत्तर पर नासा स्टडी होम्स

ब्रह्मांड में सबसे बड़े, सबसे सक्रिय ब्लैक होल में से कुछ को खोजने का प्रयास छिपे हुए और छिपे हुए राक्षसों के अनुपात का बेहतर अनुमान प्रदान करता है।

नासा के कई दूरबीनों ने हाल ही में वैज्ञानिकों को आकाश में सुपरमैसिव ब्लैक होल की खोज करने में मदद की – जो सूर्य से अरबों गुना तक भारी हैं। नया सर्वेक्षण अद्वितीय है क्योंकि इसमें गैस और धूल के घने बादलों के पीछे छिपे विशाल ब्लैक होल को खोजने की उतनी ही संभावना थी जितनी कि नहीं।

खगोलविदों का मानना ​​है कि ब्रह्मांड की प्रत्येक बड़ी आकाशगंगा के केंद्र में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल है। लेकिन इस परिकल्पना का परीक्षण करना कठिन है क्योंकि शोधकर्ता ब्रह्मांड में मौजूद अरबों या खरबों सुपरमैसिव ब्लैक होल की गिनती करने की उम्मीद नहीं कर सकते हैं। इसके बजाय उन्हें बड़ी आबादी के बारे में जानने के लिए छोटे नमूनों से निष्कर्ष निकालना होगा। इसलिए किसी दिए गए नमूने में छिपे हुए सुपरमैसिव ब्लैक होल के अनुपात को सटीक रूप से मापने से वैज्ञानिकों को ब्रह्मांड में सुपरमैसिव ब्लैक होल की कुल संख्या का बेहतर अनुमान लगाने में मदद मिलती है।

नया अध्ययन एस्ट्रोफिजिकल जर्नल में प्रकाशित पाया गया कि लगभग 35% सुपरमैसिव ब्लैक होल अत्यधिक अस्पष्ट हैं, जिसका अर्थ है कि आसपास के गैस और धूल के बादल इतने घने हैं कि वे कम ऊर्जा वाले एक्स-रे प्रकाश को भी अवरुद्ध कर देते हैं। तुलनीय खोजों से पहले पता चला है कि 15% से भी कम सुपरमैसिव ब्लैक होल इतने अस्पष्ट हैं। वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि आकाशगंगाओं के बढ़ने के मॉडल के आधार पर वास्तविक विभाजन 50/50 के करीब होना चाहिए। यदि अवलोकन यह संकेत देते रहे कि आधे से भी कम सुपरमैसिव ब्लैक होल छिपे हुए हैं, तो वैज्ञानिकों को इन वस्तुओं और आकाशगंगाओं को आकार देने में उनकी भूमिका के बारे में उनके कुछ प्रमुख विचारों को समायोजित करने की आवश्यकता होगी।

यद्यपि ब्लैक होल स्वाभाविक रूप से अंधेरे होते हैं – यहां तक ​​कि प्रकाश भी उनके गुरुत्वाकर्षण से बच नहीं सकता है – वे ब्रह्मांड में सबसे चमकदार वस्तुओं में से कुछ भी हो सकते हैं: जब गैस एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के चारों ओर कक्षा में खींची जाती है, जैसे कि पानी एक नाली का चक्कर लगाता है, तो अत्यधिक गुरुत्वाकर्षण पैदा होता है इतना तीव्र घर्षण और ताप कि गैस सैकड़ों-हजारों डिग्री तक पहुंच जाती है और इतनी चमकीली विकिरण करती है कि आसपास की आकाशगंगा के सभी तारों को मात दे सकती है।

गैस और धूल के बादल जो चमकदार केंद्रीय डिस्क को घेरते हैं और फिर से भरते हैं, मोटे तौर पर टोरस या डोनट का आकार ले सकते हैं। यदि डोनट छेद पृथ्वी की ओर है, तो उसके भीतर की चमकदार केंद्रीय डिस्क दिखाई देती है; यदि डोनट को किनारे पर देखा जाता है, तो डिस्क अस्पष्ट हो जाती है।

अधिकांश दूरबीनें आसानी से आमने-सामने वाले सुपरमैसिव ब्लैक होल की पहचान कर सकती हैं, हालांकि किनारे वाले ब्लैक होल की नहीं। लेकिन इसमें एक अपवाद है जिसका नए पेपर के लेखकों ने लाभ उठाया: टोरस केंद्रीय स्रोत से प्रकाश को अवशोषित करता है और अवरक्त रेंज में कम-ऊर्जा प्रकाश को प्रसारित करता है (मानव आंखें जो तरंग दैर्ध्य का पता लगा सकती हैं उससे थोड़ी अधिक लंबी)। मूलतः, डोनट्स इन्फ्रारेड में चमकते हैं।

प्रकाश की इन तरंग दैर्ध्य का पता नासा के इन्फ्रारेड खगोलीय उपग्रह द्वारा लगाया गया था, या आईआरएएसजो 1983 में 10 महीने तक संचालित हुआ और इसका प्रबंधन दक्षिणी कैलिफोर्निया में नासा की जेट प्रोपल्शन प्रयोगशाला द्वारा किया गया। एक सर्वेक्षण दूरबीन जिसने पूरे आकाश की छवि ली, IRAS सुपरमैसिव ब्लैक होल के आसपास के बादलों से अवरक्त उत्सर्जन को देखने में सक्षम था। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि यह किनारे और आमने-सामने वाले ब्लैक होल को समान रूप से अच्छी तरह से पहचान सकता है।

IRAS ने सैकड़ों प्रारंभिक लक्ष्य पकड़े। उनमें से कुछ भारी रूप से अस्पष्ट ब्लैक होल नहीं थे बल्कि तारे के निर्माण की उच्च दर वाली आकाशगंगाएँ थीं जो एक समान अवरक्त चमक उत्सर्जित करती थीं। इसलिए नए अध्ययन के लेखकों ने उन आकाशगंगाओं की पहचान करने और उन्हें छिपे हुए ब्लैक होल से अलग करने के लिए जमीन-आधारित, दृश्य-प्रकाश दूरबीनों का उपयोग किया।

किनारे पर, अत्यधिक अस्पष्ट ब्लैक होल की पुष्टि करने के लिए, शोधकर्ताओं ने नासा पर भरोसा किया नुस्टार (न्यूक्लियर स्पेक्ट्रोस्कोपिक टेलीस्कोप ऐरे), एक एक्स-रे वेधशाला भी जेपीएल द्वारा प्रबंधित की जाती है। ब्लैक होल के चारों ओर कुछ सबसे गर्म पदार्थ द्वारा एक्स-रे उत्सर्जित होते हैं। कम-ऊर्जा एक्स-रे गैस और धूल के आसपास के बादलों द्वारा अवशोषित होती हैं, जबकि NuSTAR द्वारा देखी गई उच्च-ऊर्जा एक्स-रे बादलों में प्रवेश कर सकती हैं और बिखर सकती हैं। इन एक्स-रे का पता लगाने में घंटों का अवलोकन लग सकता है, इसलिए NuSTAR के साथ काम करने वाले वैज्ञानिकों को सबसे पहले IRAS जैसी दूरबीन की आवश्यकता होती है जो उन्हें बताए कि कहां देखना है।

“यह मुझे आश्चर्यचकित करता है कि इस परियोजना के लिए IRAS और NuSTAR कितने उपयोगी थे, विशेष रूप से IRAS 40 साल पहले चालू होने के बावजूद,” कैलिफोर्निया के पासाडेना में कैलटेक के एक खगोल भौतिकीविद्, अध्ययन प्रमुख पीटर बोर्मन ने कहा। “मुझे लगता है कि यह टेलीस्कोप अभिलेखागार के विरासत मूल्य और कई उपकरणों और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य का एक साथ उपयोग करने के लाभ को दर्शाता है।”

गैर-छिपे हुए ब्लैक होल की तुलना में छिपे हुए ब्लैक होल की संख्या निर्धारित करने से वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद मिल सकती है कि ये ब्लैक होल इतने बड़े कैसे हो जाते हैं। यदि वे सामग्री उपभोग करके बढ़ते हैं, तो बड़ी संख्या में ब्लैक होल घने बादलों से घिरे होने चाहिए और संभावित रूप से अस्पष्ट होने चाहिए। बोर्मन और उनके सह-लेखकों का कहना है कि उनका अध्ययन इस परिकल्पना का समर्थन करता है।

इसके अलावा, ब्लैक होल उन आकाशगंगाओं को प्रभावित करते हैं जिनमें वे रहते हैं, मुख्यतः यह प्रभावित करके कि आकाशगंगाएँ कैसे बढ़ती हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि गैस और धूल के विशाल बादलों से घिरे ब्लैक होल विशाल – लेकिन अनंत नहीं – सामग्री का उपभोग कर सकते हैं। यदि एक बार में बहुत अधिक मात्रा में ब्लैक होल की ओर गिरता है, तो ब्लैक होल अतिरिक्त मात्रा को सोखना शुरू कर देता है और उसे वापस आकाशगंगा में फेंक देता है। यह आकाशगंगा के भीतर जहां तारे बन रहे हैं, गैस के बादलों को तितर-बितर कर सकता है, जिससे वहां तारे बनने की दर धीमी हो जाएगी।

“अगर हमारे पास ब्लैक होल नहीं होते, तो आकाशगंगाएँ बहुत बड़ी होतीं,” यूनाइटेड किंगडम में साउथेम्प्टन विश्वविद्यालय में खगोल भौतिकी के प्रोफेसर और नए अध्ययन के सह-लेखक पॉशाक गांधी ने कहा। “तो अगर हमारी आकाशगंगा में कोई सुपरमैसिव ब्लैक होल नहीं होता, तो आकाश में कई और तारे हो सकते थे। यह सिर्फ एक उदाहरण है कि ब्लैक होल किसी आकाशगंगा के विकास को कैसे प्रभावित कर सकते हैं।”

कैल्टेक के नेतृत्व में और वाशिंगटन में एजेंसी के विज्ञान मिशन निदेशालय के लिए दक्षिणी कैलिफोर्निया में नासा की जेट प्रोपल्शन प्रयोगशाला द्वारा प्रबंधित एक छोटा एक्सप्लोरर मिशन, NuSTAR को डेनिश तकनीकी विश्वविद्यालय और इतालवी अंतरिक्ष एजेंसी (एएसआई) के साथ साझेदारी में विकसित किया गया था। अंतरिक्ष यान का निर्माण वर्जीनिया के डलेस में ऑर्बिटल साइंसेज कार्पोरेशन द्वारा किया गया था। NuSTAR का मिशन संचालन केंद्र कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में है, और आधिकारिक डेटा संग्रह NASA के गोडार्ड स्पेस फ़्लाइट सेंटर में NASA के हाई एनर्जी एस्ट्रोफिजिक्स साइंस आर्काइव रिसर्च सेंटर में है। एएसआई मिशन का ग्राउंड स्टेशन और एक मिरर डेटा संग्रह प्रदान करता है। कैलटेक नासा के लिए जेपीएल का प्रबंधन करता है।

NuSTAR पर अधिक जानकारी के लिए यहां जाएं:

www.nustar.caltech.edu

कैला कोफिल्ड
जेट प्रोपल्शन प्रयोगशाला, पासाडेना, कैलिफ़ोर्निया।
626-808-2469
calla.e.cofield@jpl.nasa.gov

2025-002

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