गामा-रे से फटने वाले फोटॉन पिनपॉइंट किए गए

गामा-रे फट पूरे ब्रह्मांड में सबसे ऊर्जावान घटनाओं में से कुछ हैं, फिर भी अब तक, इन बहिर्वाह के लिए तंत्र कुछ रहस्य बना हुआ है।

एक विशाल स्टार के हमारे सापेक्षतावादी जेट के कलाकार की छाप। क्लोज-अप पैनल दिखाता है कि गामा-रे फट जेट का विस्तार गामा-किरणों (सफेद डॉट्स द्वारा दर्शाए गए) को कैसे भागने में सक्षम बनाता है। नीले और पीले डॉट्स क्रमशः जेट के भीतर प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों का प्रतिनिधित्व करते हैं। (NAOJ)

पायनियरिंग रिसर्च और सहयोगी के लिए RIKEN क्लस्टर के वैज्ञानिकों ने सिमुलेशन का उपयोग यह दिखाने के लिए किया है कि लंबे गामा-रे फटने से उत्सर्जित फोटॉन - ब्रह्मांड में होने वाली सबसे ऊर्जावान घटनाओं में से एक - फोटोफेयर में उत्पन्न होते हैं - "के दृश्य भाग" रिलेटिव जेट ”जो सितारों को विस्फोट करके उत्सर्जित होता है।

गामा-रे फट के सबसे सामान्य प्रकार को दर्शाने वाला एक चित्रण तब हुआ जब एक विशाल तारा ढहने लगता है, एक ब्लैक होल बनता है, और प्रकाश की गति से कण जेट बाहर की ओर धमाका करता है। (नासा / GSFC)

गामा-रे फटने ब्रह्मांड में देखी जाने वाली सबसे शक्तिशाली विद्युत चुम्बकीय घटना है, जो केवल एक सेकंड में उतनी ही ऊर्जा जारी करती है जितना कि सूर्य अपने पूरे जीवनकाल में जारी करेगा। हालांकि उन्हें 1967 में खोजा गया था, लेकिन ऊर्जा के इस विशाल रिलीज के पीछे का तंत्र रहस्यमय बना रहा। अध्ययनों के दशकों ने आखिरकार खुलासा किया कि लंबे समय तक फटने - फटने के प्रकारों में से एक - बड़े सितारों की मृत्यु के दौरान उत्सर्जित पदार्थ के सापेक्ष जेट से उत्पन्न होता है। हालाँकि, वास्तव में गामा-किरणों को जेट से कैसे उत्पन्न किया जाता है, यह आज भी रहस्य में छाया हुआ है।

नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित वर्तमान शोध, योनटोकू संबंध नामक एक खोज से शुरू हुआ था- जीआरबी के वर्णक्रमीय शिखर ऊर्जा और शिखर चमक के बीच का संबंध जीआरबी उत्सर्जन के गुणों में अब तक पाया गया सबसे कठोर सहसंबंध है - इसके एक लेखक द्वारा बनाया गया। । इस प्रकार यह उत्सर्जन तंत्र की व्याख्या करने के लिए अब तक का सबसे अच्छा निदान प्रदान करता है, और गामा-रे फटने के किसी भी मॉडल के लिए सबसे सख्त परीक्षण है।

संयोग से, रिश्ते का मतलब यह भी था कि लंबी गामा-रे फटने को दूरी को मापने के लिए "मानक मोमबत्ती" के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जो हमें टाइप 1 ए सुपरनोवा की तुलना में अतीत में सहकर्मी बनाने की अनुमति देता है - आमतौर पर इसका इस्तेमाल फटने की तुलना में बहुत अधिक मंद होने के बावजूद किया जाता है। इससे ब्रह्मांड के इतिहास और अंधेरे पदार्थ और अंधेरे ऊर्जा जैसे रहस्यों में अंतर्दृष्टि प्राप्त करना संभव हो गया।

सिर्फ एक पल के लिए, टाइप 1 ए सुपरनोवा पूरी आकाशगंगा को पार कर जाता है। यह चमकदारता उन्हें एक आदर्श 'मानक मोमबत्ती' बनाती है - एक ऐसी वस्तु जिसका उपयोग खगोलीय दूरी (NASA / ESA) को नापने के लिए किया जा सकता है।

कई सुपर कंप्यूटरों पर प्रदर्शन किए गए कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करना, जिसमें जापान के नेशनल एस्ट्रोनॉमिकल ऑब्जर्वेटरी के आरटुई, रिकेन के होकुसाई, और यूकावा इंस्टीट्यूट फॉर थियोरेटिकल फिजिक्स के क्रे एक्ससी 40 शामिल हैं, समूह तथाकथित "फोटोस्फेरिक उत्सर्जन" मॉडल पर केंद्रित है - एक जीआरबी के उत्सर्जन तंत्र के लिए अग्रणी मॉडल।

यह मॉडल बताता है कि पृथ्वी पर दिखाई देने वाले फोटॉनों को रिलेटिव जेट के फोटोफियर से उत्सर्जित किया जाता है। जैसे ही जेट का विस्तार होता है, प्रकाशकों को उसके भीतर से बचना आसान हो जाता है, क्योंकि प्रकाश को तितर बितर करने के लिए कम वस्तुएँ उपलब्ध होती हैं। इस प्रकार, "महत्वपूर्ण घनत्व" - वह स्थान जहां फोटॉन के लिए बचना संभव हो जाता है - जेट के माध्यम से नीचे की ओर बढ़ता है, सामग्री के लिए जो मूल रूप से उच्च और उच्च घनत्व पर था।

मॉडल की वैधता का परीक्षण करने के लिए, टीम ने इसे इस तरह से परीक्षण करने के लिए निर्धारित किया, जो सापेक्ष जेट और विकिरण हस्तांतरण की वैश्विक गतिशीलता को ध्यान में रखता है। तीन-आयामी सापेक्षतावादी हाइड्रोडायनामिक सिमुलेशन और विकिरण हस्तांतरण गणनाओं के संयोजन का उपयोग करके, सापेक्षतावादी जेट से बड़े पैमाने पर स्टार लिफाफे से टूटने वाले फ़ोटोफ़ेरिक उत्सर्जन का मूल्यांकन करने के लिए, वे यह निर्धारित करने में सक्षम थे कि कम से कम लंबे जीआरबी के मामले में - इस तरह से जुड़े प्रकार बड़े पैमाने पर सितारों को ढहते - मॉडल ने काम किया।

मनाया योनेटोकु संबंध (इतो) के साथ इतो के परिणामों की तुलना

उनके सिमुलेशन ने यह भी खुलासा किया कि योनतोकु संबंध को जेट-स्टेलर इंटरैक्शन के एक प्राकृतिक परिणाम के रूप में पुन: पेश किया जा सकता है।

पायनियरिंग रिसर्च के लिए क्लस्टर के हिरोताका इटो, कहते हैं; "यह दृढ़ता से सुझाव देता है कि फ़ोटोफ़ेरिक उत्सर्जन जीआरबी का उत्सर्जन तंत्र है।"

वह जारी रखता है: “जबकि हमने फोटॉनों की उत्पत्ति को स्पष्ट कर दिया है, वहाँ अभी भी रहस्य हैं कि कैसे सापेक्ष तारों को स्वयं उत्पन्न करने वाले तारों द्वारा उत्पन्न किया जाता है।

"हमारी गणना को इन जबरदस्त शक्तिशाली घटनाओं की पीढ़ी के पीछे मूलभूत तंत्र को देखने के लिए बहुमूल्य अंतर्दृष्टि प्रदान करनी चाहिए।"

सूत्रों का कहना है

मूल शोध: http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-09281-z

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