ব্ল্যাক হোলের এক্স-রে প্রতিধ্বনি শুনুন কারণ এটি একটি সহচর তারকাকে গ্রাস করে

ব্ল্যাক হোল সঙ্গী নক্ষত্রদের খাওয়ানো চক্রের মধ্য দিয়ে যেতে পারে যেখানে তারা উচ্চ-শক্তি বিস্ফোরণ নির্গত করে। এমআইটি জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এই চক্রের এক্স-রে প্রতিধ্বনি ব্যবহার করে এই বহিরাগত বস্তুর চারপাশের পরিবেশের ম্যাপ আউট করতে, যেভাবে বাদুড় ইকোলোকেশনের মাধ্যমে তাদের পরিবেশকে ম্যাপ করে। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এই ধরনের ব্ল্যাক হোল সিস্টেমের বিবর্তন এবং এক্সটেনশনের মাধ্যমে গ্যালাক্সির গঠন সম্পর্কে আরও জানতে এই নতুন ডেটা ব্যবহার করার আশা করছেন। নতুন কাগজ অ্যাস্ট্রোফিজিক্যাল জার্নালে প্রকাশিত।

“গ্যালাক্সি বিবর্তনে ব্ল্যাক হোলের ভূমিকা আধুনিক জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানে একটি অসামান্য প্রশ্ন,” সহ-লেখক ইরিন কারা বলেছেন MIT এর। “এই ব্ল্যাক হোল বাইনারিগুলিকে ‘মিনি’ সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোল বলে মনে হচ্ছে, এবং তাই এই ছোট, কাছাকাছি সিস্টেমগুলির বিস্ফোরণগুলি বোঝার মাধ্যমে, আমরা বুঝতে পারি যে সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোলগুলির অনুরূপ বিস্ফোরণগুলি তারা যে গ্যালাক্সিগুলিতে থাকে তাদের প্রভাবিত করে।”

আমরা পূর্বে রিপোর্ট করেছি, এটি একটি জনপ্রিয় ভুল ধারণা যে ব্ল্যাক হোল আচরণ করে মহাজাগতিক ভ্যাকুয়াম ক্লিনারগুলির মতো, তাদের আশেপাশের যেকোনো বিষয়কে ভীষনভাবে চুষে নেওয়া। বাস্তবে, একমাত্র জিনিস যা ঘটনা দিগন্ত অতিক্রম করে — আলো সহ — গ্রাস করা হয় এবং পালাতে পারে না, যদিও ব্ল্যাক হোলগুলিও অগোছালো ভক্ষক। এর মানে হল যে একটি বস্তুর পদার্থের অংশ একটি শক্তিশালী জেটে নির্গত হয়।

যদি সেই বস্তুটি একটি নক্ষত্র হয় – যেমন একটি ব্ল্যাক হোল বাইনারি সিস্টেমের সহচর তারকা – একটি ব্ল্যাক হোলের শক্তিশালী মহাকর্ষীয় শক্তি দ্বারা টুকরো টুকরো (বা “স্প্যাগেটিফাইড”) হওয়ার প্রক্রিয়া ঘটনা দিগন্তের বাইরে ঘটে এবং নক্ষত্রের কিছু অংশ। মূল ভর হিংস্রভাবে বাহ্যিকভাবে নির্গত হয়। এই প্রক্রিয়া গঠন করতে পারেন পদার্থের একটি ঘূর্ণায়মান বলয় (ওরফে একটি বৃদ্ধি ডিস্ক) ব্ল্যাক হোলের চারপাশে যা শক্তিশালী এক্স-রে, দৃশ্যমান আলো এবং কখনও কখনও রেডিও তরঙ্গ নির্গত করে। এই জেটগুলি এমন এক উপায় যা জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা পরোক্ষভাবে একটি ব্ল্যাক হোলের উপস্থিতি অনুমান করতে পারে।

এমআইটি দলটি এমন সিস্টেমে বিশেষভাবে আগ্রহী ছিল যেখানে সহচর তারকা প্রায় এক সৌর ভর এবং এক্স-রে ফ্ল্যাশের আকারে চক্রাকার বিস্ফোরণ প্রদর্শন করে। লেখকদের মতে, বেশিরভাগ বিজ্ঞানীরা মনে করেন যে ব্ল্যাক হোলের কাছাকাছি অবস্থিত একটি গরম প্লাজমা, যাকে বলা হয় এক্স-রে করোনা, এই চক্রগুলিতে ভূমিকা পালন করে, তবে এক্স-রে করোনা প্রথম স্থানে কীভাবে গঠিত হয় তা নিয়ে প্রশ্ন থেকে যায়। সেইসাথে কিভাবে এটি একটি বিস্ফোরণ জুড়ে বিকশিত হয়.

নির্গত এক্স-রে কখনও কখনও অ্যাক্রিশন ডিস্ককে প্রতিফলিত করতে পারে, প্রাথমিক নির্গমনের ‘প্রতিধ্বনি’ তৈরি করে। এবং এই প্রতিধ্বনিগুলি সনাক্ত করা ব্ল্যাক হোলটি খাওয়ার সাথে সাথে কীভাবে বিবর্তিত হয় তা সনাক্ত করার জন্য একটি দুর্দান্ত সুযোগ দেয়। বিশেষত, একটি টেলিস্কোপ যখন করোনা থেকে আলো শনাক্ত করে এবং যখন এটি এক্স-রে প্রতিধ্বনি তুলে নেয় এবং সিস্টেমটি একটি আউটবার্স্ট চক্রের মাধ্যমে কাজ করে তখন সেই ল্যাগটি কীভাবে পরিবর্তিত হয় তা নিরীক্ষণ করা যায়।

জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা পূর্বে মিল্কিওয়ে গ্যালাক্সিতে দুটি বাইনারি সিস্টেম থেকে এক্স-রে প্রতিধ্বনি (বা প্রতিধ্বনি) সনাক্ত করেছিলেন। আরও খোঁজার জন্য, এমআইটি টিম “রিভারবারেশন মেশিন” নামে একটি স্বয়ংক্রিয় অনুসন্ধান সরঞ্জাম তৈরি করেছে এবং এটি আইএসএস-এ নাসার নিউট্রন স্টার ইন্টেরিয়র কম্পোজিশন এক্সপ্লোরার (NICER) দ্বারা সংগৃহীত ডেটা বিশ্লেষণ করতে ব্যবহার করেছে। রেভারবারেশন মেশিন 26 প্রার্থী ব্ল্যাক হোল বাইনারি সিস্টেম শনাক্ত করেছে, এবং এর মধ্যে 10টি (আগে সনাক্ত করা সিস্টেমগুলি সহ) সনাক্তযোগ্য এক্স-রে প্রতিধ্বনি নির্গত করছে।

প্রতিধ্বনি নির্গত আটটি নতুন ব্ল্যাক হোল বাইনারি সিস্টেমের সবকটিই 5 থেকে 15টি সৌর ভরের মধ্যে ছিল এবং সমস্ত সহচর নক্ষত্র আমাদের সূর্যের আকারের ছিল। “যতদূর আমরা বলতে পারি, আমরা যে কেবলমাত্র প্রায় অর্ধেক ব্ল্যাক হোলের সনাক্তকরণ দেখতে পাই তা তাদের উচ্চমানের ডেটার কারণে নয়, কারণ সেগুলি বিশেষভাবে অনন্য,” কারা আরসকে বলেছেন।

এই নতুন ডেটা জ্যোতির্বিজ্ঞানীদেরকে কী বলে যে কীভাবে একটি বাইনারি ব্ল্যাক হোল বিস্ফোরণের সময় বিকশিত হয়? এমআইটি দল একটি যুক্তিসঙ্গতভাবে সর্বজনীন ছবি নির্মাণ করতে সক্ষম হয়েছিল। সিস্টেমটি সাধারণত একটি অপেক্ষাকৃত শান্ত অবস্থায় শুরু হয়। যেহেতু উপাদান দ্রুত অ্যাক্রিশন ডিস্কের উপর পড়ে, এক্স-রে নির্গমনও উজ্জ্বলতায় বৃদ্ধি পায়, যা “হার্ড” এক্স-রে দ্বারা প্রভাবিত হয়। এই তথাকথিত “হার্ড স্টেট” করোনা এবং আলোর গতির কাছাকাছি সময়ে মহাকাশে নির্গত কণার জেট তৈরি করে। এই সময়ের মধ্যে, দলটি খুঁজে পেয়েছিল যে নির্গমন এবং প্রতিধ্বনির মধ্যে সময়ের ব্যবধান ছিল সংক্ষিপ্ত এবং দ্রুত, স্থায়ী মাত্র মিলিসেকেন্ড।

বেশ কয়েক সপ্তাহ পর, আউটবার্স্ট চক্রটি তার গতিপথ চালিয়েছে — কারণ ব্ল্যাক হোল তার নাক্ষত্রিক খাবার প্রায় শেষ করেছে — এটি একটি “নরম” নিম্ন-শক্তির অবস্থায় প্রবেশ করার আগে একটি শেষ নাটকীয় ফ্ল্যাশ তৈরি করে, অবশেষে নিস্তব্ধতায় ফিরে আসে। এমআইটি টিম এটি জানতে আগ্রহী ছিল যে, এই রূপান্তরের সময়, সমস্ত 10 টি সিস্টেমের জন্য সময় ব্যবধান দীর্ঘ হয়ে গেছে, যা করোনা এবং অ্যাক্রিশন ডিস্কের মধ্যে দূরত্ব বৃদ্ধির ইঙ্গিত করে। তারা পরামর্শ দিয়েছে যে চূড়ান্ত উচ্চ শক্তি বিস্ফোরণের সময় করোনার বিস্তারের ফলে এটি হতে পারে।

“আমরা ব্ল্যাক হোলের নিকটতম পরিবেশগুলি পুনর্গঠনের জন্য এই আলোর প্রতিধ্বনিগুলি ব্যবহার করতে সক্ষম হওয়ার শুরুতে আছি,” বলেছেন কারা. “এখন আমরা দেখিয়েছি যে এই প্রতিধ্বনিগুলি সাধারণত দেখা যায় এবং আমরা একটি নতুন উপায়ে একটি ব্ল্যাক হোলের ডিস্ক, জেট এবং করোনার মধ্যে সংযোগগুলি অনুসন্ধান করতে সক্ষম হয়েছি।”