आइंस्टीन प्रोब ने किया ब्रह्मांडीय विस्फोटों की छिपी श्रेणी का खुलासा: एक्स-रे खगोल विज्ञान का नया युग

चीन की आइंस्टीन प्रोब ने रहस्यमय ब्रह्मांडीय विस्फोटों पर डाली रोशनी

एक बड़ी खोज में, चीन के आइंस्टीन प्रोब (EP) उपग्रह ने पहले से अज्ञात प्रकार के ब्रह्मांडीय विस्फोट का पता लगाया है। इससे तेज़ी से घटित होने वाली मंद एक्स-रे क्षणिक घटनाओं की एक छिपी आबादी का खुलासा हुआ है, जो विशाल तारों के जीवन के अंतिम दौर में होती हैं। जून 2025 में नेचर एस्ट्रोनॉमी में प्रकाशित यह खोज तारकीय पतन के स्थापित सिद्धांतों को चुनौती देती है और उच्च-ऊर्जा खगोल भौतिकी में एक नया अध्याय खोलती है। EP240414a नाम की इस घटना को 4 अरब प्रकाश-वर्ष दूर स्थित एक तारे से निकली 150 सेकंड की क्षणिक एक्स-रे चमक के रूप में देखा गया। बाद में इसे दुर्लभ सुपरनोवा SN 2024gsa से जोड़ा गया। यह खोज न केवल पारंपरिक सुपरनोवा और शक्तिशाली गामा-किरण विस्फोटों (GRBs) के बीच की कड़ी जोड़ती है, बल्कि आइंस्टीन प्रोब की उन्नत तकनीक की अनूठी क्षमताओं को भी दर्शाती है।

आइंस्टीन प्रोब ने क्या खोजा?

आइंस्टीन प्रोब द्वारा EP240414a का पता लगना पहली बार है जब खगोलविदों ने किसी तेज़ एक्स-रे क्षणिक घटना (FXRT) को सीधे सुपरनोवा से जुड़ा देखा है। FXRT एक्स-रे प्रकाश की छोटी, तीव्र चमकें होती हैं, जो कुछ सेकंड से लेकर कुछ मिनट तक रहती हैं। इसलिए इन्हें पकड़ना बेहद मुश्किल होता है। इस मामले में, एक्स-रे चमक के साथ एक कमज़ोर सापेक्षतावादी जेट भी था। यह पदार्थ का ऐसा बहाव है जो प्रकाश की गति के लगभग बराबर गति से चलता है, लेकिन आम GRBs में देखे जाने वाले जेट से धीमा और कम ऊर्जावान था।

प्रकाशीय और रेडियो तरंगदैर्घ्यों पर किए गए अनुवर्ती प्रेक्षणों ने एक्स-रे क्षणिक घटना और सुपरनोवा SN 2024gsa के बीच संबंध की पुष्टि की। इस घटना की अनूठी विशेषताएं—इसका मृदु एक्स-रे वर्णक्रम, तेज़ी से बदलना और कमज़ोर जेट से जुड़ाव—इसे लंबे समय तक चलने वाले GRBs या कम-चमक वाले GRBs जैसे पहले से ज्ञात ब्रह्मांडीय विस्फोटों से अलग करती हैं। इसके बजाय, यह तारकीय मृत्यु की एक नई, मध्यवर्ती श्रेणी की ओर संकेत करती है। इसमें संभवतः एक वुल्फ़-रेयेट तारे (ऐसा विशाल तारा जिसकी बाहरी परतें छिन चुकी हों) का पतन शामिल है, जिसमें पूर्ण विकसित GRB को शक्ति देने के लिए पर्याप्त कोणीय संवेग नहीं होता।

अध्ययन के प्रमुख लेखक, बीजिंग नॉर्मल यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर हे गाओ बताते हैं:

ये तेज़ एक्स-रे क्षणिक घटनाएं ब्रह्मांडीय आतिशबाज़ी जैसी हैं—चमकीली, लेकिन पल भर की; इसलिए इनका पता लगाना बेहद चुनौतीपूर्ण है। ये गामा-किरण विस्फोटों के 'मृदु रूपों' जैसी हैं और शायद हमारी सोच से कहीं अधिक आम हैं। एक्स-रे की सीमित निगरानी क्षमता के कारण पिछले मिशनों की नज़र इन पर नहीं पड़ी।

यह खोज न केवल विशाल तारों की मृत्यु को लेकर हमारी समझ बढ़ाती है, बल्कि यह भी बताती है कि ऐसी मंद और तेज़ क्षणिक घटनाएं ब्रह्मांड की आम, लेकिन अब तक छिपी हुई विशेषता हो सकती हैं।

आइंस्टीन प्रोब कैसे काम करता है?

आइंस्टीन प्रोब अत्याधुनिक अंतरिक्ष वेधशाला है। इसे चीनी विज्ञान अकादमी ने यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ESA), मैक्स प्लांक इंस्टीट्यूट फॉर एक्स्ट्राटेरेस्ट्रियल फिज़िक्स (जर्मनी) और फ्रांसीसी अंतरिक्ष एजेंसी CNES के सहयोग से जनवरी 2024 में प्रक्षेपित किया था। यह उपग्रह अनूठे "लॉब्स्टर-आई" एक्स-रे प्रकाशिकी से लैस है। यह तकनीक झींगों की देखने की क्षमता से प्रेरित है और प्रकाश को अपवर्तित करने के बजाय परावर्तित करके विस्तृत दृश्य क्षेत्र से उसे पकड़ती है।

प्रोब के प्राथमिक उपकरण, वाइड-फील्ड एक्स-रे टेलीस्कोप (WXT) में बारह मॉड्यूल हैं। ये मिलकर एक बार में पूरे आकाश के लगभग ग्यारहवें हिस्से की निगरानी कर सकते हैं। यह व्यापक कवरेज FXRT जैसी अप्रत्याशित और अल्पकालिक घटनाओं को पकड़ने के लिए अहम है। WXT जब किसी नए एक्स-रे स्रोत का पता लगाता है, तो उपग्रह तुरंत अपना रुख बदलकर अधिक संवेदनशील फॉलो-अप एक्स-रे टेलीस्कोप (FXT) को उस दिशा में लगा सकता है। इससे घटना के बदलावों का विस्तृत अध्ययन संभव होता है।

आइंस्टीन प्रोब के प्रमुख अन्वेषक डॉ. वेइमिन युआन मिशन की क्षमताओं पर प्रकाश डालते हैं:

EP240414a दिखाता है कि आइंस्टीन प्रोब नई ब्रह्मांडीय घटनाओं का पता लगाने में सक्षम है। हमें उम्मीद है कि भविष्य में चरम ब्रह्मांड के बारे में ऐसी और भी कई खोजें होंगी।

यह उपग्रह लगभग 600 किलोमीटर की ऊंचाई पर हर 96 मिनट में पृथ्वी की परिक्रमा करता है। इसकी मदद से वह हर कुछ घंटों में रात के पूरे आकाश का सर्वेक्षण कर सकता है। अभिनव CMOS सेंसर सहित इसके उन्नत डिटेक्टर उच्च संवेदनशीलता और तेज़ प्रतिक्रिया देते हैं। इससे उन मंद, क्षणिक एक्स-रे स्रोतों का पता लगाना और अध्ययन करना संभव होता है जो पिछले मिशनों की पकड़ से बाहर रहे हैं।

तेज़ एक्स-रे क्षणिक घटनाएं क्यों महत्वपूर्ण हैं?

EP240414a जैसी तेज़ एक्स-रे क्षणिक घटनाएं ब्रह्मांड की सबसे चरम प्रक्रियाओं को समझने के लिए अहम हैं। माना जाता है कि ये विशाल तारों के अंतिम क्षणों में पैदा होती हैं, जब उनका केंद्रक ढहता है और सुपरनोवा विस्फोट होता है। कुछ मामलों में, इस पतन से पदार्थ का एक जेट भी निकलता है, जो सापेक्षतावादी गति से चलता है और GRB पैदा करता है। हालांकि, हर जेट इतना शक्तिशाली नहीं होता कि तारे से बाहर निकल सके या पहचान में आने वाली गामा किरणें पैदा कर सके।

EP240414a में एक कमज़ोर, लेकिन सफल जेट की खोज बताती है कि जेट से संचालित विस्फोटों की एक निरंतर श्रेणी मौजूद है। इसके एक छोर पर साधारण सुपरनोवा (बिना जेट के) और दूसरे पर शक्तिशाली GRBs (मज़बूत जेट के साथ) हैं, जबकि EP240414a जैसी घटनाएं बीच की स्थिति में आती हैं। यह खोज इन दोनों चरम स्थितियों के बीच की दूरी कम करती है और जेट बनने की भौतिकी, तारों के घूर्णन की भूमिका तथा तारकीय मृत्यु की विविधता पर नई जानकारी देती है।

अध्ययन के सह-संबंधित लेखक, सिंघुआ यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर शियाओफेंग वांग, इसके महत्व पर ज़ोर देते हैं:

यह आइंस्टीन प्रोब की सुपरनोवा से जुड़ी एक्स-रे क्षणिक घटना की पहली खोज है और समय-डोमेन उच्च-ऊर्जा खगोल भौतिकी के एक नए युग की शुरुआत है। यह खोज घनिष्ठ अंतरराष्ट्रीय सहयोग से संभव हुई।

ऐसी घटनाओं से निकलने वाले शुरुआती, मंद एक्स-रे उत्सर्जन को पकड़कर आइंस्टीन प्रोब खगोलविदों को आसपास के पदार्थ के साथ जेट की परस्पर क्रिया की गतिशीलता, पूर्वज तारे की संरचना और यह तय करने वाली प्रक्रियाओं का अध्ययन करने में मदद करता है कि कोई जेट सफल होगा या विफल।

इस खोज के पीछे की तकनीक: लॉब्स्टर-आई प्रकाशिकी

आइंस्टीन प्रोब की सफलता उसकी क्रांतिकारी लॉब्स्टर-आई प्रकाशिकी पर निर्भर है। पारंपरिक दूरबीनें प्रकाश को सीमित दृश्य क्षेत्र से केंद्रित करने के लिए लेंस या दर्पणों का उपयोग करती हैं, जबकि लॉब्स्टर-आई प्रकाशिकी छोटी चौकोर नलिकाओं की कतारों से विस्तृत क्षेत्र से आने वाली एक्स-रे को परावर्तित करके डिटेक्टर पर भेजती है। इस डिज़ाइन से WXT एक साथ आकाश के विशाल हिस्सों की निगरानी कर सकता है और दुर्लभ, क्षणिक घटनाओं को पकड़ने की संभावना बढ़ जाती है।

सफल eROSITA एक्स-रे दूरबीन के आधार पर तैयार FXT उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले अनुवर्ती प्रेक्षण करता है। विस्तृत क्षेत्र की निगरानी और तेज़, संवेदनशील अनुवर्ती प्रेक्षणों का मेल समय-डोमेन खगोल विज्ञान में बड़ा बदलाव ला रहा है। इससे उन घटनाओं का पता लगाना और उनकी विशेषताओं को समझना संभव है जिन पर अन्यथा ध्यान नहीं जाता।

ESA के आइंस्टीन प्रोब परियोजना वैज्ञानिक एरिक कूलकर्स के अनुसार:

जैसे ही हमने आइंस्टीन प्रोब की नज़रें आकाश की ओर कीं, उसने दिलचस्प नई घटनाओं का पता लगा लिया। यह बहुत अच्छा है और इसका मतलब है कि आगे ऐसी कई और दिलचस्प खोजें हो सकती हैं।

मिशन में अंतरराष्ट्रीय सहयोग से यह सुनिश्चित होता है कि आंकड़े और खोजें वैश्विक वैज्ञानिक समुदाय के साथ साझा हों। इससे दुनिया भर की ज़मीनी और अंतरिक्ष-आधारित दूरबीनों द्वारा तेज़ी से अनुवर्ती प्रेक्षण और कई तरंगदैर्घ्यों पर अध्ययन संभव होता है।

व्यापक महत्व: गतिशील ब्रह्मांड को देखने की नई खिड़की

आइंस्टीन प्रोब द्वारा EP240414a की खोज तो बस शुरुआत है। संचालन के शुरुआती महीनों में ही उपग्रह ने दर्जनों क्षणिक घटनाओं का पता लगाया है, जिनमें श्वेत बौने तारे, न्यूट्रॉन तारे, ब्लैक होल और गामा-किरण विस्फोट शामिल हैं। दूरस्थ विस्फोटों से निकलने वाले शुरुआती एक्स-रे उत्सर्जन को पकड़ने की इसकी क्षमता ब्रह्मांड की सबसे ऊर्जावान और रहस्यमय घटनाओं का अध्ययन करने का नया तरीका देती है।

मिशन का एक प्रमुख लक्ष्य गुरुत्वाकर्षण तरंगों के स्रोतों का स्थान निर्धारित करने में मदद करना है। गुरुत्वाकर्षण तरंगें अंतरिक्ष-समय में उठने वाली लहरें हैं, जो ब्लैक होल और न्यूट्रॉन तारों के विलय से पैदा होती हैं। इन विनाशकारी घटनाओं से अक्सर एक्स-रे निकलती हैं। आइंस्टीन प्रोब की व्यापक आकाश-दृष्टि उनके स्रोतों की जगह बताने में मदद कर सकती है और LIGO तथा Virgo जैसे ज़मीनी गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टरों की पूरक बन सकती है।

यह उपग्रह चीनी खगोल विज्ञान की लंबी परंपरा का सम्मान भी करता है। चीनी भाषा में इसका नाम "तियानगुआन" है, जो सोंग राजवंश के उन खगोलविदों को श्रद्धांजलि देता है जिन्होंने 1054 के सुपरनोवा का रिकॉर्ड रखा था। इसी से प्रसिद्ध क्रैब नेबुला बना। यह मिशन क्षणिक और हिंसक ब्रह्मांड के बारे में हमारी जानकारी की सीमाओं को आगे बढ़ाकर इस विरासत को जारी रखता है।

अंतरराष्ट्रीय सहयोग और भविष्य की संभावनाएं

आइंस्टीन प्रोब अंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिक सहयोग का प्रमाण है। यह मिशन चीन, यूरोप और अन्य क्षेत्रों की विशेषज्ञता और संसाधनों को साथ लाता है। मैक्स प्लांक इंस्टीट्यूट फॉर एक्स्ट्राटेरेस्ट्रियल फिज़िक्स ने FXT के महत्वपूर्ण घटक दिए हैं, जबकि ESA ग्राउंड स्टेशन सहायता और मिशन के 10% आंकड़ों तक पहुंच उपलब्ध कराता है। फ्रांसीसी अंतरिक्ष एजेंसी CNES वास्तविक समय में आंकड़े भेजने में मदद करती है, जिससे खोजों का तेज़ी से प्रसार सुनिश्चित होता है।

सहयोग का यह तरीका वैज्ञानिक प्रगति को तेज़ करता है और सुनिश्चित करता है कि मिशन की खोजों का लाभ पूरा खगोल विज्ञान समुदाय उठा सके। आइंस्टीन प्रोब के कम से कम तीन साल तक काम करने की उम्मीद है, और इसके आगे भी जारी रहने की संभावना है। वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि गतिशील एक्स-रे आकाश का सर्वेक्षण जारी रखने के साथ यह कई और महत्वपूर्ण खोजें करेगा।

यूनिवर्सिटी ऑफ लीसेस्टर में खगोल भौतिकी विभाग के प्रमुख पॉल ओ'ब्रायन मिशन के प्रभाव को रेखांकित करते हैं:

एक्स-रे स्रोतों को खोजने और उनका प्रेक्षण करने की आइंस्टीन प्रोब की क्षमता का हमारे ब्रह्मांड को समझने पर पहले से ही महत्वपूर्ण असर पड़ रहा है।

मिशन जारी रहने के साथ, खगोलविदों को उम्मीद है कि वे ब्रह्मांडीय विस्फोटों की और छिपी हुई श्रेणियों का पता लगाएंगे, तारकीय विकास को बेहतर ढंग से समझेंगे और शायद ब्लैक होल, न्यूट्रॉन तारों तथा ब्रह्मांड के सबसे शक्तिशाली विस्फोटों की उत्पत्ति से जुड़े लंबे समय से चले आ रहे रहस्यों को सुलझा पाएंगे।

सारांश

• आइंस्टीन प्रोब उपग्रह ने ब्रह्मांडीय विस्फोटों के एक नए प्रकार का पता लगाया है: विशाल तारों की मृत्यु से जुड़ी मंद, तेज़ एक्स-रे क्षणिक घटनाएं।
• सुपरनोवा SN 2024gsa से जुड़ी EP240414a की खोज ने कमज़ोर सापेक्षतावादी जेट वाले तारकीय विस्फोटों की एक छिपी श्रेणी का खुलासा किया है।
• उपग्रह की लॉब्स्टर-आई प्रकाशिकी और विस्तृत क्षेत्र वाली एक्स-रे दृष्टि उसे उन क्षणिक, अप्रत्याशित घटनाओं को पकड़ने में सक्षम बनाती है जिन्हें पिछले मिशन नहीं देख पाए।
• यह खोज पारंपरिक सुपरनोवा और शक्तिशाली गामा-किरण विस्फोटों के बीच की दूरी कम करती है और तारकीय पतन के मौजूदा सिद्धांतों को चुनौती देती है।
• आइंस्टीन प्रोब चीन, ESA, जर्मनी और फ्रांस का अंतरराष्ट्रीय सहयोग है। इससे आने वाले वर्षों में कई और खोजें होने की उम्मीद है।
• मिशन के आंकड़े जेट बनने की भौतिकी, तारकीय मृत्यु की विविधता और गुरुत्वाकर्षण तरंगों वाली घटनाओं की उत्पत्ति समझने में मदद करेंगे।