मिल्की वे हज़ारों ब्लैक होल को छिपाते हैं

ब्लैक होल स्वयं दिखाई नहीं देते हैं, लेकिन उनके बगल में स्थित पदार्थ से एक्स-रे और रेडियो उत्सर्जन से हमें उनके स्थान और भौतिक गुणों का अंदाजा हो सकता है।

लगभग हर आकाशगंगा के केंद्र में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल होता है, जिसके स्थान पर लाखों या करोड़ों सौरों का द्रव्यमान एकत्रित होता है। हालाँकि, इसके आस-पास न केवल बहुत तेज़ गति वाले तारे होने चाहिए, बल्कि बड़े-बड़े तारों के अवशेषों से भी दसियों हजार छोटे ब्लैक होल बनते हैं, जो कि गांगेय केंद्र के पास होने चाहिए थे। धनु A * के आस-पास की जगह का अवलोकन करते हुए, मिल्की वे के केंद्र में हमारे राक्षस का वजन चार मिलियन सौर है, हमने तारों, धूल, गैस, विद्युत चुम्बकीय विकिरण, और एक अपवाद के साथ, जो उम्मीद की थी: इन छोटे छिद्र वाले छिद्रों की उपस्थिति का कोई सबूत नहीं मिला। यह उम्मीद की गई थी कि केवल छह प्रकाश वर्ष के व्यास वाले क्षेत्र और धनु A * में एक केंद्र दस हजार से अधिक होगा, लेकिन वे वहां नहीं पाए गए। यही है, जब तक हम एक नई सरल विधि के साथ नहीं आए, धन्यवाद जिसके कारण हमने पिछले साल उनमें से एक दर्जन अकेले पाए। यह निम्नानुसार है कि ये ब्लैक होल वास्तव में हैं, और अब हमें इस पर एक विचार है कि उन्हें कैसे खोजना है।


एक्स-रे और अवरक्त किरणों से हमारे गैलेक्सी के केंद्र में एक ब्लैक होल की समग्र छवि: धनु ए *। इसका द्रव्यमान चार मिलियन सौर है, और यह एक्स-रे, सितारों, और, संभवतः, कई हजारों छोटे ब्लैक होल को उत्सर्जित करने वाली गर्म गैस से घिरा हुआ है।

हमारी आकाशगंगा के केंद्र में एक ब्लैक होल के आस-पास का क्षेत्र ऐसी सामग्री से भरा हुआ है जिसे केवल दृश्यमान स्पेक्ट्रम के बाहर ही देखा जा सकता है। हालांकि इसमें कोई संदेह नहीं है कि तारों के प्रकाश स्रोतों की एक भीड़ है, हमारे मिल्की वे के विमान को भरने वाली धूल सभी प्रकाश को अवरुद्ध करने के लिए पर्याप्त है जो कि हमारी आंखों तक पहुंचने के लिए 25,000 प्रकाश वर्ष बीत चुके होंगे। लेकिन बड़े तरंग दैर्ध्य में, अवरक्त और रेडियो रेंज में, प्रकाश होता है जो हमारे माध्यम से टूट सकता है और केंद्र में सितारों और गैस की उपस्थिति को प्रकट कर सकता है, और छोटी तरंग दैर्ध्य पर एक्स-रे विकिरण हमें विकिरण के ऊर्जा स्रोतों और वहां होने वाली घटनाओं के बारे में भारी मात्रा में जानकारी दे सकता है। ।


विभिन्न तरंग दैर्ध्य के प्रकाश में गैलेक्टिक केंद्र की छवि सितारों, गैस, विकिरण और ब्लैक होल के साथ-साथ अन्य स्रोतों को दिखाती है। लेकिन उन सभी से आने वाली रोशनी, गामा किरणों से दृश्यमान प्रकाश और रेडियो तरंगों तक, केवल यह कह सकती है कि हम अपने उपकरणों को 25,000 या अधिक प्रकाश वर्ष की दूरी पर पकड़ सकते हैं।

जब हम धनु A * के आस-पास के स्थान का अध्ययन करते हैं, तो हम बड़ी संख्या में तारों को केंद्रीय ब्लैक होल के चारों ओर घूमते हुए देखते हैं, साथ ही समय-समय पर चमकती है जो ब्लैक होल द्वारा पदार्थ के विभिन्न गांठों के अवशोषण के दौरान उत्पन्न होती हैं। हम जो देखते हैं, हम कल्पना कर सकते हैं कि अंतरिक्ष का यह क्षेत्र कैसा दिखता है: यह इस मामले से भरा है जो सक्रिय रूप से तारों का निर्माण कर सकता है, और भारी तत्वों में समृद्ध है। वहां मौजूद गैस और धूल सितारों के सक्रिय गठन के लिए एक आदर्श वातावरण बनाती है, जो कि हमारे सर्वोत्तम सिद्धांतों का कहना है, वास्तव में यही होता है। विविध प्रकार के द्रव्यमान वाले कई तारे वहां बनने चाहिए, जिनसे बड़ी संख्या में सुपरनोवा, न्यूट्रॉन तारे और ब्लैक होल प्राप्त होने चाहिए। यह इन आंकड़ों से है कि हम इस तथ्य का आकलन करते हैं कि धनु A * से तीन प्रकाश वर्ष की त्रिज्या में लगभग 10,000 - 20,000 ब्लैक होल होने चाहिए।


मिल्की वे के मूल में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के बगल में सितारों की पूरी भीड़ की खोज की गई थी। इन तारों, गैस और धूल के अलावा, हम उम्मीद करते हैं कि इस क्षेत्र में धनु A * से कुछ प्रकाश वर्ष पहले कम से कम 10,000 ब्लैक होल स्थित होंगे, लेकिन अब तक उनका पता लगाना काफी मुश्किल रहा है।

लेकिन, भविष्यवाणी के बावजूद, हमें इन ब्लैक होल को देखने में समस्या है। और इसके लिए एक ठोस कारण है: उनमें से अधिकांश का निरीक्षण करना मुश्किल है, क्योंकि वे विकिरण का उत्सर्जन नहीं करते हैं जिन्हें हम पकड़ सकते हैं। पृथक ब्लैक होल का पता लगाने के लिए जो हमारे सिस्टम के एकमात्र सितारे थे, हमारे पास काम करने का तरीका नहीं है। लेकिन बाइनरी सिस्टम में मौजूद ब्लैक होल को देखने के लिए जिसमें एक ब्लैक होल और एक स्टार एक दूसरे के चारों ओर घूमते हैं, एक मुश्किल तरीका है: हम ऐसे सिस्टम द्वारा उत्सर्जित एक्स-रे के उज्ज्वल चमक की तलाश कर रहे हैं। ज्योतिषी चक हेली के अनुसार :

यह ब्लैक होल की खोज करने का एक स्पष्ट तरीका है। लेकिन गैलेक्टिक केंद्र पृथ्वी से इतना दूर है कि ऐसी चमक हमें देखने के लिए पर्याप्त मजबूत और उज्ज्वल है, केवल हर 100-150 साल में एक बार।

और चूंकि हम अभी तक भाग्यशाली नहीं थे, इसलिए हमें एक अलग विधि की आवश्यकता थी।


एक ब्लैक होल को अवशोषित करने के लिए जाना जाता है और इसमें उन घटनाओं का क्षितिज होता है जिनसे कुछ भी नहीं बच सकता है। लेकिन क्षितिज से परे, यह एक्स-रे का उत्सर्जन कर सकता है। यह दोनों बड़े प्रकोपों ​​के रूप में जा सकता है, और एक स्थिर, अपेक्षाकृत शांत धारा के रूप में, बीएच पड़ोसी के धीमी गति से खाने के कारण उत्पन्न होता है

यह उस क्षण था जब हेली की टीम बचाव के लिए आई थी। एक स्टार के साथ एक बाइनरी सिस्टम की तलाश में और फ्लेयर्स की विशेषता वाले एक सक्रिय राज्य में एक ब्लैक होल, उन्होंने महसूस किया कि व्यक्ति कम ऊर्जावान एक्स-रे तरंगों के निशान खोज सकता है जो इन प्रणालियों की निष्क्रियता के दौरान अस्तित्व में होना चाहिए था। हेले जारी है:

यह सरल होगा यदि एक ब्लैक होल के साथ बाइनरी सिस्टम लगातार शक्तिशाली चमक का उत्सर्जन करेगा, जैसा कि न्यूट्रॉन स्टार के साथ बाइनरी सिस्टम करते हैं, लेकिन ऐसा नहीं है, इसलिए हमें उन्हें खोजने के लिए एक और तरीका ईजाद करना पड़ा। जब एक ब्लैक होल एक छोटे द्रव्यमान तारे के पास पहुंचता है, तो यह साझेदारी एक्स-रे फ्लैश का उत्सर्जन करती है, जो कमजोर होते हैं, लेकिन वे निरंतर होते हैं और उनका पता लगाया जा सकता है।

एक्स-रे रेंज में गैलेक्टिक केंद्र में इस तरह के प्रभावों को ट्रैक करने में बहुत समय लगेगा, और स्पष्ट रूप से बताए गए लक्ष्य के बिना ऐसी परियोजना को मंजूरी नहीं दी जाएगी। लेकिन हेली टीम के पास एक तुरुप का पत्ता था: ऐसा डेटा चंद्र एक्स-रे वेधशाला के लिए मौजूद था ।


हमारी गैलेक्सी के सुपरमैसिव ब्लैक होल में बेहद चमकीली चमक देखी गई है, लेकिन उनमें से कोई भी XJ1500 + 0134 की तरह चमकदार या लंबा नहीं था। इस तरह की घटनाओं के लिए धन्यवाद, चंद्रा ने गांगेय केंद्र के 19 वर्षों के आंकड़ों की एक बड़ी राशि एकत्र की।

चंद्रा ने समय-समय पर अधिकांश 19 वर्षों तक गांगेय केंद्र का अवलोकन किया। अभिलेखीय डेटा के पूर्ण सेट का अध्ययन करने के बाद, टीम एक अद्भुत चीज की खोज करने में सक्षम थी: एक ब्लैक होल और एक स्टार से बारह स्वतंत्र, निष्क्रिय, शांत बाइनरी सिस्टम की उपस्थिति के एक्स-रे संकेत। यह देखते हुए कि मिल्की वे में हमने अब तक केवल 60 ब्लैक होल खोजे हैं, यह उनकी संख्या में एक गंभीर वृद्धि है - लेकिन न केवल। ये सभी 12 बीएच / स्टार सिस्टम धनु ए * के तीन प्रकाश वर्ष के भीतर हैं, और उनका अस्तित्व हमें कुछ और दिलचस्प करने की अनुमति देता है: इस क्षेत्र में मौजूद ब्लैक होल की कुल संख्या का अनुमान लगाने के लिए। एकत्र किए गए आंकड़ों के आधार पर , लगभग 300-500 प्रणालियां होनी चाहिए जिसमें एक ब्लैक होल और एक स्टार शामिल है, और लगभग 10,000 पृथक ब्लैक होल हैं।


आकाशगंगाओं के केंद्रों में तारे, गैस, धूल और (जैसा कि अब हम जानते हैं) ब्लैक होल हैं जो चारों ओर घूमते हैं और आकाशगंगा के केंद्रीय सुपरमैसिव ऑब्जेक्ट के साथ बातचीत करते हैं।

यह एक अद्भुत खोज है, और यह केवल हमारे मिल्की वे के ढांचे के भीतर ही संभव था। हमारे सुपरमैसिव ब्लैक होल के आसपास के क्षेत्र में लगभग 10,000 ब्लैक होल के अस्तित्व को जानते हुए, हम मूल्यांकन कर सकते हैं कि प्रत्येक आकाशगंगा के केंद्र में सुपरमैसिव ब्लैक होल के साथ क्या होता है: हजारों और हजारों साधारण ब्लैक होल इसके चारों ओर घूम रहे हैं। 2030 के दशक में, यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी एक लेजर इंटरफेरोमीटर (eLISA, पूर्व में LISA) के सिद्धांत का उपयोग करके एन्हांस्ड स्पेस एंटीना लॉन्च करेगी, जो बहुत लंबे कंधों के साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगों के एक अंतरिक्ष डिटेक्टर है। छोटे द्रव्यमान वाले छोटे पिंडों और एक छोटे कक्षीय अवधि वाले सिस्टम के विपरीत, जो LIGO संवेदनशील है, eLISA पहली बार एक लंबे कक्षीय कालखंड, लंबे सर्पिलिंग और आकाशगंगाओं के केंद्रों में सुपरमासिव ब्लैक होल के साथ विलय करने में सक्षम होगा।


पिछले दो वर्षों में, पृथ्वी पर न्यूट्रॉन सितारों और ब्लैक होल के संगम से गुरुत्वाकर्षण तरंगों की खोज की गई है। अंतरिक्ष में एक गुरुत्वाकर्षण वेधशाला बनाकर, हम संवेदनशीलता को एक ऐसे स्तर तक बढ़ा सकते हैं जो सुपरमैसिव ब्लैक होल के साथ विलय की भविष्यवाणी कर सकता है।

यह एक अत्यंत महत्वपूर्ण अध्ययन है क्योंकि यह हमें इस बात का पहला वास्तविक प्रमाण देता है कि eLISA क्या खोजेगा, जो हमें उन घटनाओं की तलाश करने के लिए प्रेरित करता है, जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, हो सकता है। LIGO ब्लैक होल के विपरीत, इन रैपोचमेंट प्रक्रियाओं के दौरान हमारे पास हफ़्ते, महीने या साल के बाधाएँ होंगी, जो हमें स्पष्ट रूप से पता करने की अनुमति देगा कि विलय को देखने के लिए कब और किस बिंदु पर देखना आवश्यक होगा। यह आकाशगंगाओं के केंद्रों में सुपरमैसिव ब्लैक होल के आसपास दसियों हज़ारों ब्लैक होल के अस्तित्व की थ्योरी की पहली पुष्टि है, और यह हमें बेहतर भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है कि गुरुत्वाकर्षण तरंगों के कारण कितनी संबंधित घटनाएं हम रजिस्टर कर सकते हैं।

इसके बारे में हमें जो भी जानकारी चाहिए वह हमारी सहित आकाशगंगाओं के केंद्रों में है। पहली बार, हम यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि ब्लैक होल ब्रह्मांडीय दुर्लभ नहीं हैं, वे पूरे ब्रह्मांड में प्रत्येक आकाशगंगा में बड़ी संख्या में मौजूद हैं।