खगोलविदों ने पृथ्वी के निकटतम ब्लैक होल की खोज की है

NSF के NOIRLab द्वारा संचालित इंटरनेशनल जेमिनी ऑब्जर्वेटरी का उपयोग करने वाले खगोलविदों ने पृथ्वी के सबसे निकटतम ज्ञात ब्लैक होल की खोज की है। यह मिल्की वे में एक निष्क्रिय तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल का पहला स्पष्ट पता लगाने वाला है। पृथ्वी से इसकी निकटता, मात्र 1600 प्रकाश-वर्ष दूर, बाइनरी सिस्टम के विकास की हमारी समझ को आगे बढ़ाने के लिए अध्ययन का एक दिलचस्प लक्ष्य प्रदान करती है।

ब्लैक होल ब्रह्मांड में सबसे चरम वस्तुएं हैं। इन अकल्पनीय रूप से सघन वस्तुओं के सुपरमैसिव संस्करण संभवतः सभी बड़ी आकाशगंगाओं के केंद्रों में रहते हैं। तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल - जिनका वजन सूर्य के द्रव्यमान से लगभग पांच से 100 गुना अधिक होता है - अकेले मिल्की वे में अनुमानित 100 मिलियन के साथ बहुत अधिक सामान्य हैं। हालाँकि, आज तक केवल कुछ मुट्ठी भर लोगों की पुष्टि की गई है, और इनमें से लगभग सभी 'सक्रिय' हैं - जिसका अर्थ है कि वे एक्स-रे में उज्ज्वल रूप से चमकते हैं क्योंकि वे निष्क्रिय ब्लैक होल के विपरीत, पास के तारकीय साथी से सामग्री का उपभोग करते हैं।

NSF के NOIRLab द्वारा संचालित इंटरनेशनल जेमिनी ऑब्जर्वेटरी के ट्विन टेलीस्कोप में से एक, हवाई पर जेमिनी नॉर्थ टेलीस्कोप का उपयोग करने वाले खगोलविदों ने पृथ्वी के सबसे निकटतम ब्लैक होल की खोज की है, जिसे शोधकर्ताओं ने Gaia BH1 करार दिया है। यह सुप्त ब्लैक होल सूर्य की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक विशाल है और लगभग 1600 प्रकाश-वर्ष दूर नक्षत्र ओफियुचस में स्थित है, जो इसे पिछले रिकॉर्ड धारक की तुलना में पृथ्वी के तीन गुना करीब बनाता है, मोनोसेरोस के तारामंडल में एक एक्स-रे बाइनरी . ब्लैक होल के साथी, सूर्य जैसे तारे की गति का उत्कृष्ट अवलोकन करके नई खोज संभव हुई, जो ब्लैक होल की परिक्रमा लगभग उतनी ही दूरी पर करता है जितनी कि पृथ्वी सूर्य की परिक्रमा करती है।

सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स के एक खगोल भौतिकीविद् करीम एल-बद्री ने समझाया, "सौर मंडल को लें, जहां सूर्य है, वहां एक ब्लैक होल डालें और जहां पृथ्वी है, और आपको यह प्रणाली मिलती है।" हार्वर्ड एंड स्मिथसोनियन और मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोनॉमी, और इस खोज का वर्णन करने वाले पेपर के प्रमुख लेखक। "जबकि इस तरह की प्रणालियों के कई दावे किए गए हैं, लगभग इन सभी खोजों को बाद में खारिज कर दिया गया है। यह हमारी आकाशगंगा में एक तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के चारों ओर एक विस्तृत कक्षा में सूर्य जैसे तारे का पहला स्पष्ट पता लगाने वाला है।"

यद्यपि मिल्की वे गैलेक्सी में लाखों तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल घूमने की संभावना है, जिन कुछ का पता चला है, वे एक साथी तारे के साथ उनकी ऊर्जावान बातचीत से उजागर हुए थे। ब्लैक होल की ओर एक पास के स्टार सर्पिल से सामग्री के रूप में, यह सुपरहीट हो जाता है और सामग्री के शक्तिशाली एक्स-रे और जेट उत्पन्न करता है। यदि एक ब्लैक होल सक्रिय रूप से भोजन नहीं कर रहा है (यानी, यह निष्क्रिय है) तो यह बस अपने परिवेश के साथ मिल जाता है।

एल-बद्री ने कहा, "मैं डेटासेट और विधियों की एक विस्तृत श्रृंखला का उपयोग करके पिछले चार वर्षों से निष्क्रिय ब्लैक होल की खोज कर रहा हूं।" "मेरे पिछले प्रयास - साथ ही साथ दूसरों के - बाइनरी सिस्टम के एक जंतु को बदल दिया जो ब्लैक होल के रूप में सामने आया, लेकिन यह पहली बार है जब खोज का फल मिला है।"

टीम ने मूल रूप से यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के गाया अंतरिक्ष यान से डेटा का विश्लेषण करके संभावित रूप से ब्लैक होल की मेजबानी करने वाली प्रणाली की पहचान की। गैया ने एक अनदेखी विशाल वस्तु के गुरुत्वाकर्षण के कारण तारे की गति में होने वाली सूक्ष्म अनियमितताओं को कैप्चर किया। अधिक विस्तार से प्रणाली का पता लगाने के लिए, एल-बद्री और उनकी टीम ने जेमिनी नॉर्थ पर जेमिनी मल्टी-ऑब्जेक्ट स्पेक्ट्रोग्राफ उपकरण की ओर रुख किया, जिसने साथी तारे के वेग को मापा क्योंकि यह ब्लैक होल की परिक्रमा करता था और इसकी कक्षीय अवधि का सटीक माप प्रदान करता था। मिथुन अनुवर्ती अवलोकन कक्षीय गति को बाधित करने के लिए महत्वपूर्ण थे और इसलिए बाइनरी सिस्टम में दो घटकों के द्रव्यमान, टीम को हमारे सूर्य के रूप में लगभग 10 गुना बड़े ब्लैक होल के रूप में केंद्रीय निकाय की पहचान करने की अनुमति देते थे।

"हमारी जेमिनी अनुवर्ती टिप्पणियों ने उचित संदेह से परे पुष्टि की है कि बाइनरी में एक सामान्य तारा और कम से कम एक निष्क्रिय ब्लैक होल है," एल-बद्री ने विस्तार से बताया। "हमें कोई भी प्रशंसनीय खगोलीय परिदृश्य नहीं मिला जो उस प्रणाली की देखी गई कक्षा की व्याख्या कर सके जिसमें कम से कम एक ब्लैक होल शामिल न हो।"

टीम न केवल जेमिनी नॉर्थ की शानदार अवलोकन क्षमताओं पर निर्भर थी, बल्कि एक तंग समय सीमा पर डेटा प्रदान करने की जेमिनी की क्षमता पर भी निर्भर थी, क्योंकि टीम के पास केवल एक छोटी सी खिड़की थी जिसमें उनकी अनुवर्ती टिप्पणियों का प्रदर्शन किया गया था।

"जब हमारे पास पहला संकेत था कि सिस्टम में एक ब्लैक होल है, तो हमारे पास केवल एक सप्ताह पहले दो वस्तुएं अपनी कक्षाओं में निकटतम अलगाव पर थीं। इस बिंदु पर माप एक बाइनरी सिस्टम में सटीक द्रव्यमान अनुमान लगाने के लिए आवश्यक हैं।" एल-बद्री ने कहा। "परियोजना की सफलता के लिए थोड़े समय के पैमाने पर अवलोकन प्रदान करने की जेमिनी की क्षमता महत्वपूर्ण थी। अगर हम उस संकीर्ण खिड़की से चूक गए होते, तो हमें एक और साल इंतजार करना पड़ता।"

बाइनरी सिस्टम के विकास के खगोलविदों के वर्तमान मॉडल को समझाने के लिए कठोर दबाव डाला जाता है कि Gaia BH1 सिस्टम का अजीबोगरीब कॉन्फ़िगरेशन कैसे उत्पन्न हो सकता है। विशेष रूप से, पूर्वज तारा जो बाद में नए खोजे गए ब्लैक होल में बदल गया, वह हमारे सूर्य से कम से कम 20 गुना बड़ा होगा। इसका मतलब है कि यह केवल कुछ मिलियन वर्ष ही जीवित रहा होगा। यदि दोनों तारे एक ही समय में बनते हैं, तो यह विशाल तारा हमारे सूर्य की तरह एक उचित, हाइड्रोजन-जलने वाला, मुख्य-अनुक्रम तारा बनने से पहले ही दूसरे तारे को फुफकारता और निगलता हुआ एक महादानव में बदल जाता।

यह बिल्कुल स्पष्ट नहीं है कि सौर-द्रव्यमान तारा उस प्रकरण से कैसे बच सकता था, एक स्पष्ट रूप से सामान्य तारे के रूप में समाप्त हो गया, जैसा कि ब्लैक होल बाइनरी के अवलोकन से संकेत मिलता है। सैद्धांतिक मॉडल जो जीवित रहने की अनुमति देते हैं, सभी भविष्यवाणी करते हैं कि सौर-द्रव्यमान सितारा वास्तव में देखे गए की तुलना में बहुत सख्त कक्षा में समाप्त होना चाहिए था।

यह संकेत दे सकता है कि बाइनरी सिस्टम में ब्लैक होल कैसे बनते और विकसित होते हैं, इस बारे में हमारी समझ में महत्वपूर्ण अंतराल हैं, और यह बायनेरिज़ में निष्क्रिय ब्लैक होल की एक अभी तक-अज्ञात आबादी के अस्तित्व का भी सुझाव देता है।

एल-बद्री ने निष्कर्ष निकाला, "यह दिलचस्प है कि मानक बाइनरी विकास मॉडल द्वारा इस प्रणाली को आसानी से समायोजित नहीं किया जाता है।" "इस बाइनरी सिस्टम का गठन कैसे किया गया था, साथ ही साथ इनमें से कितने निष्क्रिय ब्लैक होल हैं, इस बारे में कई प्रश्न हैं।"

"अंतरिक्ष- और जमीन-आधारित वेधशालाओं के एक नेटवर्क के हिस्से के रूप में, जेमिनी नॉर्थ ने आज तक के निकटतम ब्लैक होल के लिए न केवल मजबूत सबूत प्रदान किए हैं बल्कि ब्लैक होल के साथ बातचीत करने वाली सामान्य गर्म गैस से अव्यवस्थित पहली प्राचीन ब्लैक होल प्रणाली भी प्रदान की है। ," NSF जेमिनी प्रोग्राम ऑफिसर मार्टिन स्टिल ने कहा। "हालांकि यह संभावित रूप से हमारी आकाशगंगा में अनुमानित निष्क्रिय ब्लैक होल आबादी की भविष्य की खोजों को बढ़ाता है, अवलोकन भी हल करने के लिए एक रहस्य छोड़ देते हैं - अपने विदेशी पड़ोसी के साथ साझा इतिहास के बावजूद, इस बाइनरी सिस्टम में साथी सितारा इतना सामान्य क्यों है? "

जेमिनी नॉर्थ अवलोकन एक निर्देशक के विवेकाधीन समय कार्यक्रम (कार्यक्रम आईडी: GN-2022B-DD-202) के हिस्से के रूप में किए गए थे।

इंटरनेशनल जेमिनी ऑब्जर्वेटरी छह देशों की साझेदारी द्वारा संचालित है, जिसमें संयुक्त राज्य अमेरिका शामिल है, नेशनल साइंस फाउंडेशन, कनाडा के माध्यम से नेशनल रिसर्च काउंसिल ऑफ कनाडा, चिली के माध्यम से एजेंसिया नैशनल डी इन्वेस्टिगेशन वाई डेसारोलो, ब्राजील के माध्यम से मिनिस्टेरियो दा सिएनसिया, टेक्नोलोजिया के माध्यम से e Inovações, अर्जेंटीना के माध्यम से Ministryio de Ciencia, Tecnología e Innovación, और कोरिया के माध्यम से कोरिया खगोल विज्ञान और अंतरिक्ष विज्ञान संस्थान। ये प्रतिभागी और हवाई विश्वविद्यालय, जिनकी मिथुन तक नियमित पहुंच है, प्रत्येक अपने स्थानीय उपयोगकर्ताओं का समर्थन करने के लिए "राष्ट्रीय मिथुन कार्यालय" बनाए रखते हैं।