एथन से पूछें: न्यूट्रॉन सितारों के विलय के बाद गुरुत्वाकर्षण तरंगों की तुलना में प्रकाश 1.7 सेकंड बाद क्यों आया?

कलाकार के दृष्टिकोण में दो न्यूट्रॉन सितारों का विलय। अंतरिक्ष-समय की जाली की विकृतियां एक टक्कर के दौरान उत्सर्जित गुरुत्वाकर्षण तरंगों का प्रतिनिधित्व करती हैं, और संकीर्ण किरणें गामा विकिरण जेट हैं जो गुरुत्वाकर्षण तरंगों के कुछ सेकंड बाद शूट करते हैं (खगोलविद इन्हें गामा किरणों की चमक के रूप में देखते हैं)

17 अगस्त को, 130 मिलियन वर्षों की यात्रा के बाद, दो न्यूट्रॉन तारों से गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में एक संकेत, संलयन के अंतिम चरणों में एक सर्पिल में एक दूसरे की ओर बढ़ते हुए, पृथ्वी पर आया । दो तारों की सतहों के टकराने के बाद, संकेत अचानक समाप्त हो गया, और वहां सन्नाटा छा गया। हालाँकि, केवल 20 किमी के व्यास वाले तारों के ये अवशेष लगभग 30% प्रकाश की गति से आगे बढ़ रहे थे, टक्कर के तुरंत बाद हमें कुछ भी दिखाई नहीं दिया। और केवल 1.7 एस ने बाद में पहला संकेत प्राप्त किया: गामा किरणों के रूप में प्रकाश। देरी कहाँ से आती है? हमारे पाठक द्वारा पूछे गए महान प्रश्न:

न्यूट्रॉन तारों के साथ अंतिम घटना के दौरान गुरुत्वाकर्षण तरंगों के आने और गामा किरण के फटने के समय के बीच 1.7 अंतर के महत्व पर चर्चा करते हैं।

आइए देखें कि हमने क्या देखा और यह समझने की कोशिश करें कि यह देरी कहाँ से आती है।


संलयन के दौरान न्यूट्रॉन तारे लगभग एक साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगों और विद्युत चुम्बकीय संकेतों का उत्सर्जन कर सकते हैं। लेकिन विलय का विवरण अस्पष्ट है, और सैद्धांतिक मॉडल वास्तव में टिप्पणियों के साथ मेल नहीं खाते हैं।

विलय से पहले न्यूट्रॉन सितारों के दृष्टिकोण के दौरान, गुरुत्वाकर्षण तरंगें मजबूत हो जाती हैं। ब्लैक होल फ्यूजन के विपरीत, कोई घटना क्षितिज नहीं है और केंद्र में कोई विलक्षणता नहीं है। न्यूट्रॉन सितारों की एक ठोस सतह होती है, जिसका 90% न्यूट्रॉन और सतह पर स्थित अन्य परमाणुओं (और इलेक्ट्रॉनों) के नाभिक का 10% होता है। यह भविष्यवाणी की जाती है कि दो ऐसी सतहों की टक्कर में एक अनियंत्रित परमाणु प्रतिक्रिया होनी चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप:

• द्रव्यमान में बृहस्पति की तुलना में कई गुना अधिक मात्रा में पदार्थ की रिहाई।
• एक केंद्रीय ढह गई वस्तु का गठन, सबसे अधिक संभावना एक ब्लैक होल, और केवल कुछ सौ मिलीसेकंड के बाद, अगर हम वर्णित घटना में शामिल जनता के बारे में बात करते हैं।
• सामग्री और आसपास की वस्तुओं की त्वरण और अस्वीकृति।

हम जानते हैं कि जब दो न्यूट्रॉन सितारे विलीन हो जाते हैं, तो इसका अनुकरण चित्र में दिखाया गया है, वे गामा किरणों का उत्सर्जन करते हैं और अन्य विद्युत चुम्बकीय घटनाओं का कारण बनते हैं। लेकिन गुरुत्वाकर्षण विलय के 1.7 सेकंड बाद गामा-किरण फटने का सवाल अभी तक स्पष्ट जवाब क्यों नहीं दिया गया है।

गामा विकिरण से रेडियो तरंगों के लिए स्पेक्ट्रा में 70 से अधिक दूरबीनों और उपग्रहों से टिप्पणियों के लिए धन्यवाद, हम अब जानते हैं कि यह ऐसी प्रक्रियाओं में है कि आवर्त सारणी के अधिकांश भारी तत्व उत्पन्न होते हैं। हम जानते हैं कि विलय के परिणामस्वरूप, सबसे अधिक संभावना है, एक तेजी से घूमता हुआ न्यूट्रॉन तारा दिखाई दिया, जो एक दूसरे विभाजन के बाद एक ब्लैक होल में ढह गया। और हम जानते हैं कि इस विलय का पहला विद्युत-चुंबकीय संकेत - उच्च-ऊर्जा गामा किरणें - गुरुत्वाकर्षण संकेतों के अंत के बाद 1.7 सेकंड में आया। 130 Ma के एक समय के पैमाने पर, इसका मतलब है कि गुरुत्वाकर्षण तरंगों और प्रकाश की गति 10 ^-15 की त्रुटि के बराबर है।


विलय के अंतिम क्षणों में, दो न्यूट्रॉन तारे न केवल गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन करते हैं, बल्कि पूरे विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में प्रतिक्रिया देने वाले भयावह विस्फोट से भी गुजरते हैं। प्रकाश और गुरुत्वाकर्षण तरंगों के बीच आने वाला अंतर हमें ब्रह्मांड के बारे में बहुत कुछ जानने की अनुमति देता है।

लेकिन गामा किरणें देर से क्यों होती हैं? वे गुरुत्वाकर्षण तरंगों के समान समय पर क्यों नहीं आए? दो संभावित विकल्प हैं:

1. न्यूट्रॉन सितारों की सतहों के पहले संपर्क के बाद गामा किरणों को 1.7 सेकंड में उत्सर्जित किया गया था।
2. गामा किरणों को लगभग तुरंत ही उत्सर्जित किया गया था, लेकिन दृश्य के आसपास के मामले के पारित होने में देरी हुई।

पकड़ यह है कि सही उत्तर दोनों कारकों का संयोजन हो सकता है या एक अप्रत्याशित विकल्प हो सकता है जिसमें विदेशी भौतिकी (गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति में मामूली अंतर) शामिल है। आइए देखें कि दोनों विकल्पों को कैसे खेला जा सकता है।


सर्पिल दृष्टिकोण और दो न्यूट्रॉन सितारों के विलय के दौरान, भारी मात्रा में ऊर्जा बाहर आनी चाहिए, साथ ही भारी तत्वों, गुरुत्वाकर्षण तरंगों और विद्युत चुम्बकीय संकेतों की उपस्थिति

गामा विकिरण की उपस्थिति में देरी: जब दो न्यूट्रॉन तारे टकराते हैं, तो वे गामा किरणों का उत्सर्जन करते हैं। आकाश में गामा विकिरण की लघु चमक की उपस्थिति के बारे में पिछले 20 वर्षों में प्रमुख सिद्धांत न्यूट्रॉन सितारों की टक्कर थी - और इस सिद्धांत की आश्चर्यजनक रूप से पुष्टि की गई है जब घटना GW170817 का अवलोकन किया गया। लेकिन वास्तव में गामा किरणें कहां दिखाई देती हैं?

• न्यूट्रॉन तारों की सतह पर।
• आसपास के मामले के साथ त्याग मामले की टक्कर के कारण।
• न्यूट्रॉन सितारों के नाभिक में।

यदि अंतिम दो विकल्पों में से कोई भी सत्य है, तो गामा किरणों में देरी होनी चाहिए। संलयन, सामग्री की अस्वीकृति, आसपास के पदार्थ के साथ इसकी टक्कर, गामा किरणों द्वारा उच्च ऊर्जा पदार्थ का उत्सर्जन - यह सब समय लगता है। यदि मामला न्यूट्रॉन स्टार से काफी दूरी पर स्थित है, उदाहरण के लिए, दसियों या सैकड़ों हजारों किलोमीटर में, यह बहुत देरी से समझाएगा।


यदि गामा किरणें सतह पर दिखाई नहीं देती हैं, लेकिन टकराने वाले न्यूट्रॉन तारों के अंदर भी देरी होनी चाहिए, क्योंकि प्रकाश को तारे की मोटाई को दूर करने और सतह पर आने में समय लगेगा। घनीभूत पदार्थ से गुजरने पर गुरुत्वाकर्षण तरंगों में देरी नहीं होती है, और प्रकाश में देरी होती है। यह 1987 में सुपरनोवा के हमारे अवलोकन के समान होगा, जब न्यूट्रिनोस (पदार्थ के माध्यम से पारित होने में देरी नहीं) पहले प्रकाश संकेत से चार घंटे पहले आया था, क्योंकि बड़ी मात्रा में पदार्थ के माध्यम से प्रकाश में देरी हुई थी। इन स्पष्टीकरणों में से कोई भी गामा किरण देरी का कारण बन सकता है।


गामा किरणों का एक तेज फ्लैश, जिसका कारण लंबे समय से न्यूट्रॉन सितारों का संलयन माना जाता है। एक गैस युक्त वातावरण एक संकेत के आने में देरी कर सकता है।

तत्काल उत्सर्जन, लेकिन देरी से आगमन: एक और मूल विकल्प। यहां तक ​​कि अगर गामा किरणें एक स्फटिक द्वारा उत्सर्जित होती हैं, तो उन्हें न्यूट्रॉन तारे के द्रव्य-युक्त वातावरण से गुजरना पड़ता है। और यह मामले में समृद्ध होगा, क्योंकि न्यूट्रॉन सितारों की गति की बहुत तेज़ गति और उनके द्वारा उत्सर्जित विशाल चुंबकीय क्षेत्रों के कारण, सामग्री निश्चित रूप से उनके अभिसरण और विलय के दौरान अंतरिक्ष में फेंक दी जाएगी। उनका संयुक्त नृत्य बहुत लंबे समय तक रहता है, इसलिए बहुत सारा मामला उनके आसपास इकट्ठा होना चाहिए, जिसके माध्यम से प्रकाश को हमारी आंखों तक पहुंचने से पहले पास होना चाहिए। क्या 1.7 सेकंड के लिए प्रकाश को रखने के लिए पर्याप्त सामग्री है? यह इतना हो सकता है - और यह मुख्य विकल्पों में से एक है।


सभी पल्सर की तरह पाल में पल्सर, एक न्यूट्रॉन स्टार की लाश का एक उदाहरण है। अक्सर, यह इस तरह से गैस और पदार्थ से घिरा होता है, और GW170817 में भाग लेने वाले न्यूट्रॉन सितारों के आसपास का पदार्थ प्रकाश की देरी के लिए जिम्मेदार हो सकता है।

सही उत्तर प्राप्त करने के लिए, द्रव्यमान के विभिन्न संयोजनों के लिए घटनाओं के वेरिएंट का अध्ययन करना आवश्यक है: कुल द्रव्यमान 2.5 सौर (जिसके परिणामस्वरूप आपको एक स्थिर न्यूट्रॉन स्टार मिलता है); 2.5 से 3 सौर द्रव्यमान (जैसा कि हमने देखा कि घटना में - एक न्यूट्रॉन तारा अस्थायी रूप से दिखाई देता है, फिर एक ब्लैक होल में बदल जाता है); 3 से अधिक सौर द्रव्यमान (एक ब्लैक होल तुरंत दिखाई देता है); साथ ही प्रकाश संकेतों को मापें। हम और अधिक सीख सकते हैं यदि हम पहले से ही सर्पिल दृष्टिकोण चरण की शुरुआत में निर्धारित करते हैं और विलय के कुछ समय पहले हम उपकरणों को वांछित बिंदु तक निर्देशित कर सकते हैं। जैसा कि LIGO / कन्या और अन्य गुरुत्वीय तरंग डिटेक्टरों ने अर्जित किया है और अधिक संवेदनशील बन गए हैं, ये क्रियाएं हमारे साथ बेहतर और बेहतर होंगी।


165,000 प्रकाश वर्ष पर बड़े मैगेलैनिक बादल में स्थित एक 1987n सुपरनोवा के अवशेष। तथ्य यह है कि पहले प्रकाश संकेत से कई घंटे पहले न्यूट्रिनों का आगमन हुआ था, हमें प्रकाश के गति से अप्रभेद्य होने वाले न्यूट्रिनो की गति की तुलना में सुपरनोवा परतों को भेदने में लगने वाले समय के बारे में अधिक बताया।

गुरुत्वाकर्षण और प्रकाश की विभिन्न गति जैसे विदेशी विचार इस अवलोकन को समझाने के लिए पूरी तरह अनावश्यक हैं। 1.7 s की देरी को कई विचारों का उपयोग करके समझाया जा सकता है जो पारंपरिक भौतिकी से नहीं हटते हैं। गुरुत्वाकर्षण तरंगें केवल प्रतिरोध के बिना पदार्थ से गुजरती हैं, और प्रकाश इसके साथ बातचीत करता है, एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है, और इससे पूरी तरह से अलग परिणाम हो सकते हैं। सुपरनोवा की तुलना में, न्यूट्रॉन तारे उत्पन्न करने वाली गामा किरणें छोटी होती हैं, इसलिए, इस प्रभाव का पूरी तरह से और सटीक वर्णन करने के लिए, यह समझना आवश्यक होगा कि यह प्रलय बहुत कम समय के अंतराल पर कैसे होती है। रेसिंग सिद्धांतकार यह समझना चाहते हैं कि क्या हो रहा है, हमारे पास पहले से ही डेटा है। और अगली ऐसी घटना सब कुछ बदल सकती है।

एथन सीगल - खगोल वैज्ञानिक, विज्ञान लोकप्रिय, एक बैंग्स के साथ शुरुआत के लेखक! उन्होंने "बियॉन्ड द गैलेक्सी" [ बियॉन्ड द गैलेक्सी ], और "ट्रैकनोलॉजी: स्टार ट्रेक का विज्ञान" [ ट्रेकोनोलॉजी ] किताबें लिखीं ।