40 गुना तेजी से पदार्थ को निगलने वाला ब्लैक होल

 डॉ शशांक द्विवेदी

परियोजना प्रबंधक, टीएसएससी

(कौशल विकास एवं उद्यमिता मंत्रालय,भारत सरकार)

जेम्स वेब टेलीस्कोप ने हाल ही में एक "असंभव" ब्लैक होल का पता लगाया है, जो अपनी सैद्धांतिक सीमा से 40 गुना तेजी से पदार्थ को निगल रहा है। यह खोज एडिंगटन सीमा नामक एक सैद्धांतिक सीमा से परे है, जो किसी ब्लैक होल द्वारा अवशोषित किए जा सकने वाले पदार्थ की अधिकतम दर को निर्धारित करती है। 

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप ने LID-568 नामक एक प्राचीन ब्लैक होल का अध्ययन किया, जो बिग बैंग के मात्र 1.5 अरब साल बाद अस्तित्व में था। यह ब्लैक होल, जो सूर्य के द्रव्यमान का लगभग 10 लाख गुना है, असाधारण रूप से तेजी से पदार्थ को निगल रहा है, जिससे यह एडिंगटन सीमा (वह सैद्धांतिक अधिकतम दर जिस पर ब्लैक होल विकिरण दबाव और गुरुत्वाकर्षण के संतुलन के कारण पदार्थ को अवशोषित कर सकता है) से 40 गुना अधिक है।

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप के अवलोकनों, विशेष रूप से इसके निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से, ने इस "असंभव" ब्लैक होल की सच्चाई को उजागर किया। शोधकर्ताओं ने पाया कि LID-568 में अत्यधिक घने और गर्म पदार्थ की एक डिस्क है, जो अत्यधिक कुशलता से ऊर्जा उत्पन्न करती है। यह दक्षता, संभवतः मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा संचालित, ब्लैक होल को इतनी अधिक चमक के साथ पदार्थ को अवशोषित करने में सक्षम बनाती है। इसके अतिरिक्त, शक्तिशाली गैस जेट्स, जो इसके ध्रुवों से निकलते हैं, पदार्थ को बाहर निकालते हैं, जिससे यह एडिंगटन सीमा को पार कर सकता है।

यह खोज, जो नेचर पत्रिका में प्रकाशित हुई, यह समझने में महत्वपूर्ण है कि शुरुआती ब्रह्मांड में सुपरमैसिव ब्लैक होल इतनी तेजी से कैसे विकसित हुए। यह सुझाव देता है कि कुछ ब्लैक होल, जैसे LID-568, विशेष परिस्थितियों में अति-तेजी से वृद्धि कर सकते हैं, जिससे प्रारंभिक ब्रह्मांड में विशाल ब्लैक होल के निर्माण का रहस्य सुलझाने में मदद मिलती है।

क्या होता है ब्लैक होल

ब्लैक होल  एक ऐसी खगोलीय वस्तु है, जिसका गुरुत्वाकर्षण इतना शक्तिशाली होता है कि प्रकाश भी उससे बचकर निकल नहीं सकता। यह अंतरिक्ष में एक क्षेत्र होता है, जहां द्रव्यमान अत्यधिक सघन  होता है।  ब्लैक होल आमतौर पर तब बनते हैं, जब कोई विशाल तारा (सुपरनोवा विस्फोट के बाद) अपने जीवनकाल के अंत में ढह जाता है। इसके अलावा, छोटे ब्लैक होल ब्रह्मांड के प्रारंभिक चरण में बिग बैंग के दौरान भी बन सकते हैं। इवेंट होराइजन ब्लैक होल की वह सीमा है, जिसके अंदर से कुछ भी (प्रकाश सहित) बाहर नहीं निकल सकता। इसे "नो रिटर्न पॉइंट" भी कहते हैं। ब्लैक होल अंतरिक्ष में पाई जाने वाली ऐसी जगह होती है, जहां गुरुत्वाकर्षण बल बहुत अधिक होता, जिसके प्रभाव क्षेत्र में आने पर कोई भी वस्तु यहां तक कि प्रकाश भी उससे बच नहीं सकता है। प्रकाश भी उसके अंदर समा जायेगा । ‘जब कोई विशाल सितारा अपने द्रव्यमान और गुरुत्वाकर्षण के कारण ढह जाता है, यानि उसका सारा द्रव्यमान छोटे से क्षेत्र में सिमट कर रह जाता है, तो वह ब्लैक होल बन जाता है।’ ब्लैक होल का पलायन वेग बहुत ही अधिक होता है, इसलिए प्रकाश भी उसके अंदर जाने के बाद बाहर नहीं निकल सकता है। ब्लैक होल अदृश्य होते हैं, क्योंकि वे प्रकाश को अवशोषित कर लेते हैं। लेकिन इनका पता उनके आसपास के पदार्थ (जैसे गैस या तारे) पर प्रभाव और गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग से चलता है। ये समय और अंतरिक्ष को भी विकृत करते हैं। स्टीफन हॉकिंग के अनुसार, ब्लैक होल पूरी तरह "काले" नहीं होते। वे क्वांटम प्रभावों के कारण धीरे-धीरे ऊर्जा (हॉकिंग विकिरण) उत्सर्जित करते हैं और समय के साथ सिकुड़ सकते हैं।

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप का अवलोकन

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप के अवलोकनों से पता चलता है कि भौतिकी को चुनौती देने वाला "तेज़ गति से भोजन करने वाला" ब्लैक होल वास्तव में बहुत सामान्य है। टेलीस्कोप  का उपयोग करने वाले खगोलविदों ने बताया कि उन्हें प्रारंभिक ब्रह्मांड से एक ब्लैक होल मिला है जो सैद्धांतिक रूप से संभव से 40 गुना तेज़ी से पदार्थ को खा रहा था। हालाँकि, नए शोध से पता चलता है कि यह अत्यधिक भोजन करने की दर एक अतिशयोक्ति हो सकती है। "रिकॉर्ड तोड़ने वाले" ब्लैक होल के जेम्स टेलीस्कोप  अवलोकनों पर फिर से विचार करने के बाद, खगोलविदों ने पुष्टि की कि यह बिल्कुल भी चरम नहीं है।

शोधकर्ताओं ने पाया कि वास्तव में, भारी धूल ने ब्लैक होल को अस्पष्ट कर दिया, जिससे गलत गणनाएँ हुईं । एक संचित ब्लैक होल में, गिरने वाली सामग्री को संपीड़ित और गर्म किया जाता है, जिससे यह उच्च-ऊर्जा विकिरण उत्सर्जित करता है जैसे कि एक्स-रे जो सामग्री को दूर धकेलते हैं। ब्लैक होल द्वारा उपभोग किए जा सकने वाले पदार्थ की मात्रा एडिंगटन सीमा द्वारा नियंत्रित होती है, जो अधिकतम चमक को परिभाषित करती है जिस पर बाहरी विकिरण दबाव ब्लैक होल के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव को संतुलित करता है। यह सीमा सीधे ब्लैक होल के द्रव्यमान पर निर्भर करती है - द्रव्यमान जितना अधिक होगा, एडिंगटन सीमा उतनी ही अधिक होगी।

धूल में छोड़ दिया गया

ब्लैक होल की भूख के बारे में शुरुआती गलत अनुमान का कारण यह है कि धूल प्रकाश को अवशोषित करती है और बिखेरती है, जो ब्लैक होल से हम तक पहुँचने वाले प्रकाश को काफी हद तक मंद कर देती है।

"LID-568 जैसी भारी धूल से ढकी वस्तु के लिए, यह बहुत महत्वपूर्ण है कि धूल के विलुप्त होने को ठीक से ठीक किया जाए," सियोल नेशनल यूनिवर्सिटी एस्ट्रोनॉमी रिसर्च सेंटर के निदेशक और अध्ययन के सह-लेखक म्युंगशिन इम के अनुसार यदि इस प्रभाव को ठीक से नहीं समझा जाता है, तो इससे ब्लैक होल के द्रव्यमान की गलत गणना हो सकती है, जो बदले में, इससे जुड़ी एडिंगटन सीमा को प्रभावित करती है।

इम ने बताया कि, टीम के अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने इसके चारों ओर गैस से अवरक्त प्रकाश का उपयोग करके ब्लैक होल के द्रव्यमान को मापा। अवरक्त विकिरण ऑप्टिकल प्रकाश की तुलना में धूल से बहुत कम प्रभावित होता है, जिसका उपयोग ब्लैक होल द्रव्यमान माप के लिए पिछले अध्ययन में किया गया था।

इस अलग दृष्टिकोण ने उन्हें ब्लैक होल के द्रव्यमान की गणना करने की अनुमति दी जो कि एक अरब सौर द्रव्यमान से थोड़ा कम है - पिछले अनुमान से लगभग 40 गुना अधिक। इस संशोधित ब्लैक होल द्रव्यमान का उपयोग करके, एडिंगटन चमक की पुनर्गणना की गई। कुल मिलाकर, देखी गई चमक एडिंगटन सीमा से काफी मेल खाती थी। इसलिए, जब ब्लैक होल को देखा गया तो वह सुपर-एडिंगटन चरण में नहीं था, टीम ने निष्कर्ष निकाला। यह केवल धूल से घिरा हुआ था।

परिणामस्वरूप, एलआईडी-568 की वर्तमान फीडिंग आदतों को सुपरमैसिव ब्लैक होल के विकास के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है। टीम के दृष्टिकोण से आकाशगंगाओं के एक नए वर्ग में धूल से छिपे ब्लैक होल की बेहतर समझ हो सकती है, जिन्हें "छोटे लाल बिंदु" कहा जाता है।

(लेखक टीएसएससी, कौशल विकास एवं उद्यमिता मंत्रालय,भारत सरकार में परियोजना प्रबंधक हैं )