ஒரே நட்சத்திரத்தை கருந்துளை இருமுறை சிதைத்ததற்கான நிறமாலை ஆதாரத்தைக் கண்டறிந்த சீன வானியலாளர்கள்

இரு ஒளிப்பிழம்புகள், உயிர் தப்பிய ஒரே நட்சத்திரத்தைச் சுட்டுகின்றன

ஒரு நட்சத்திரம் மீப்பெரும் கருந்துளையுடன் நெருங்கிய சந்திப்பில் இருந்து உயிர் தப்பியதாகத் தெரிகிறது. ஆனால், மீண்டும் திரும்பி வந்து அதன் பொருளில் மேலும் ஒரு பகுதியை இழந்துள்ளது. சீன அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகத்தின் (USTC) வானியலாளர்கள், 2024 ஜனவரியில் மீண்டும் பிரகாசிக்கத் தொடங்கியதைத் தொடர்ந்து, AT 2022dbl எனும் இந்த மீண்டும் நிகழ்ந்த சம்பவத்தைக் கண்டறிந்தனர். அதன் இரு ஒளிப்பிழம்புகளிலும் வெளிப்பட்ட ஒளி குறிப்பிடத்தக்க அளவில் ஒரே மாதிரியாக இருந்ததே அவர்களின் வலுவான தடயமாக அமைந்தது.

இந்தக் கண்டுபிடிப்புகள் 2024 ஆகஸ்ட் 9 அன்று The Astrophysical Journal Letters இதழில் வெளியிடப்பட்டன. தனது ஆய்வு அறிவிப்பில், ஒளியை அதன் அலைநீளக் கூறுகளாகப் பிரித்து ஆய்வு செய்யும் நிறமாலையியல் மூலம் உறுதிப்படுத்தப்பட்ட முதல் மீண்டும் நிகழ்ந்த பகுதி அலைவிசைச் சிதைவு நிகழ்வு AT 2022dbl என USTC விவரித்தது.

ஒரு நட்சத்திரம் மிகப் பெரிய கருந்துளைக்கு அருகில் செல்லும்போது, அதன் ஈர்ப்பு விசை நட்சத்திரத்திலிருந்து பொருளைப் பிடுங்கும் அளவுக்கு நெருங்கினால் அலைவிசைச் சிதைவு நிகழ்வு (TDE) ஏற்படுகிறது. அந்தப் பொருள் கருந்துளையை நோக்கி நகரும்போது பிரகாசமான ஒளிப்பிழம்பை உருவாக்குகிறது. பகுதி அளவிலான சிதைவில், நட்சத்திரத்தின் ஒரு பகுதி உயிர் தப்புவதால், அது மீண்டும் கருந்துளையைச் சந்திக்க வாய்ப்புள்ளது.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு பொருள் இருமுறை பிரகாசித்ததை மட்டும் பதிவு செய்யவில்லை என்பதால் AT 2022dbl முக்கியத்துவம் பெறுகிறது. இரு ஒளிப்பிழம்புகளிலும் நைட்ரஜனுடன் தொடர்புடைய அம்சங்கள் உள்ளிட்ட, ஒன்றுக்கொன்று மிக நெருக்கமாகப் பொருந்தும் உமிழ்வு அம்சங்கள் காணப்பட்டன. இரு நிகழ்வுகளிலும் சம்பந்தப்பட்ட பொருள் ஒரே நட்சத்திரத்திலிருந்து வந்திருக்க அதிக வாய்ப்புள்ளது என்ற குழுவின் முடிவுக்கு இந்த அம்சங்கள் ஆதரவளிக்கின்றன.

வழக்கமான நட்சத்திரச் சிதைவுகளை வானியலாளர்கள் எவ்வாறு புரிந்துகொள்கிறார்கள் என்பதையும் இந்தக் கண்டுபிடிப்பு மாற்றக்கூடும். தனித்தனியாகக் கருதினால், AT 2022dbl-இன் ஒவ்வொரு ஒளிப்பிழம்பும் வழக்கமான TDE போலவே இருந்ததாகக் குழுவினர் தெரிவித்தனர். காலப்போக்கில் அந்தப் பொருளைக் கவனித்தபோது, ஒரே நிகழ்வில் மறைந்துபோன நட்சத்திரம் அல்ல; அடுத்தடுத்த சந்திப்புகளில் பொருளை இழந்து வரும் நட்சத்திரம் என்ற சிக்கலான கதை தெரியவந்தது.

கருந்துளை ஒரு நட்சத்திரத்திலிருந்து எவ்வாறு பொருளைப் பிடுங்குகிறது

அருகிலுள்ள நட்சத்திரத்தின் கருந்துளைக்கு நெருக்கமான பக்கத்தில், தொலைவிலுள்ள பக்கத்தைவிட கருந்துளை வலுவாக ஈர்க்கிறது. இந்த வேறுபாடு போதுமான அளவு அதிகரிக்கும்போது, நட்சத்திரம் நீண்டு, அதிலிருந்து பொருள் பிரிந்து செல்லக்கூடும். ஈர்ப்பு விசையின் இந்த வேறுபாடே இந்நிகழ்வின் பெயரிலுள்ள அலைவிசைக்குக் காரணம்.

ஈர்ப்புவிசையின் கீழ் பொருள் ஒரு பொருளைச் சுற்றிக் குவிந்து அதை நோக்கி நகர்வதைக் குவிதல் (accretion) என்கிறோம். TDE-யில், நட்சத்திரச் சிதைவுப் பொருள் வெப்பமடைந்து, அந்தச் செயல்முறையின்போது கதிர்வீச்சை வெளியிடுகிறது. இதனால் உருவாகும் ஒளிப்பிழம்பை வானியலாளர்கள் கண்டறிகின்றனர். நேரடியாகக் கவனிக்க முடியாத தொலைவில் நிகழும் சந்திப்பை ஆராய இதுவொரு வழியை வழங்குகிறது.

வழக்கமான TDE, பத்துக் கணக்கான நாட்களில் வேகமாகப் பிரகாசமடைந்து, பின்னர் மாதங்கள் அல்லது ஆண்டுகளில் மங்கும் என USTC விளக்குகிறது. பகுதி அளவிலான சிதைவும் இதேபோன்ற போக்கைக் கொண்டிருக்கலாம். அதில் உயிர் தப்பும் நட்சத்திரம் தனித்துவமான அம்சமாகும்; அது கருந்துளைக்கு மீண்டும் அருகில் கொண்டு செல்லும் சுற்றுப்பாதையில் தொடர்ந்து இருக்கக்கூடும்.

AT 2022dbl-இல், மீண்டும் தோன்றிய ஒளிப்பிழம்பையும் பொருந்தும் நிறமாலைகளையும் அந்தச் செயல்முறை மீண்டும் நிகழ்ந்ததற்கான ஆதாரமாக ஆராய்ச்சியாளர்கள் கருதுகின்றனர். பிடுங்கப்படும் பொருளைப் பற்றிய தகவலை ஒளி தாங்கி வருகிறது; மீண்டும் பிரகாசித்தது அந்தச் செயல்பாடு தொடர்ந்ததைக் காட்டுகிறது.

பொருந்தும் நிறமாலைகள் ஏன் முக்கியம்

நிறமாலை ஒளியை அலைநீளத்தின் அடிப்படையில் பிரிக்கிறது; முப்பட்டகம் காணக்கூடிய ஒளியை வெவ்வேறு நிறங்களாகப் பிரிப்பதைப் போன்றது இது. அணுக்களும் அயனிகளும் குறிப்பிட்ட அலைநீளங்களில் அம்சங்களை உருவாக்குகின்றன. ஒளியை உருவாக்கும் பொருளின் கலவையையும் இயற்பியல் நிலைகளையும் ஆராய வானியலாளர்கள் இந்த அம்சங்களைப் பயன்படுத்துகின்றனர்.

AT 2022dbl-இன் இரு ஒளிப்பிழம்புகளிலும் உமிழ்வுக் கோடுகளின் பண்புகள் மிக நெருக்கமாகப் பொருந்தின. நட்சத்திரங்களுக்குள் நிகழும் அணுக்கரு வினைகளுடன் தொடர்புடைய தனிமங்கள் வழக்கத்துக்கு மாறாக அதிக அளவில் இருப்பதைக் காட்டும் அம்சங்களை USTC சுட்டிக்காட்டியது. பொருந்திய அம்சங்களில் N III உமிழ்வுக் கோடுகளும் இடம்பெற்றன; இரண்டு எலக்ட்ரான்களை இழந்த நைட்ரஜன் அணுக்களால் இவை உருவாகின்றன.

இரு நிகழ்வுகளிலும் ஒரே நட்சத்திரத்திலிருந்து வந்த பொருள் சம்பந்தப்பட்டிருந்தது என்பதற்கான முக்கிய அறிகுறியாக இந்த வேதியியல் ஒற்றுமையை ஆய்வுக் குழு கருதியது. மீண்டும் செயல்பாடு தொடங்கிய நேரத்தையும் ஒளி வெளிப்படுத்திய கலவையையும் அவர்கள் இணைத்துப் பார்த்தனர்: அந்தப் பொருள் மீண்டும் ஒளிர்ந்தது; அதன் உமிழ்விலும் ஏறத்தாழ ஒரே வேதியியல் அடையாளம் காணப்பட்டது.

முன்னதாக மீண்டும் நிகழ்ந்த அலைவிசைச் சிதைவுக்கான சாத்தியமான நிகழ்வுகள் பெரும்பாலும் காலப்போக்கில் பிரகாசம் எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதைக் காட்டும் ஒளிவளைவுகளின் அடிப்படையிலேயே முன்வைக்கப்பட்டன. அந்த நிகழ்வுகளில் பிரகாசம் மாறியதற்கு அப்பாற்பட்ட வலுவான ஆதாரம் இல்லை என்றும், அவை பரவலான அங்கீகாரத்தைப் பெறவில்லை என்றும் USTC தெரிவித்தது. AT 2022dbl-இல் ஒளிப்பிழம்புகளின் நிறமாலைகள் ஒப்பிடப்பட்டதால், மீண்டும் நிகழ்ந்த பகுதி சிதைவு என்ற விளக்கத்துக்கு உறுதியான கண்காணிப்பு ஆதாரம் கிடைத்தது.

இரண்டாவது ஒளிப்பிழம்பு எவ்வாறு கண்டறியப்பட்டது

அறியப்பட்ட அலைவிசைச் சிதைவு நிகழ்வுகளின் ஒளிவளைவுகளை USTC குழு தொடர்ந்து புதுப்பித்து, மீண்டும் செயல்பாடு தொடங்குகிறதா எனக் கண்காணித்து வந்தது. இந்தத் தொடர் கவனிப்பின் காரணமாக, 2024 ஜனவரியில் AT 2022dbl மீண்டும் பிரகாசிப்பதை ஆராய்ச்சியாளர்களால் அடையாளம் காணவும், புதிய ஒளிப்பிழம்பு உருவாகிக்கொண்டிருந்தபோதே கண்காணிப்புகளை ஏற்பாடு செய்யவும் முடிந்தது.

ஸ்விஃப்ட் செயற்கைக்கோள் மற்றும் லாஸ் கம்ப்ரெஸ் கண்காணிப்பகத்தின் உலகளாவிய தொலைநோக்கி வலையமைப்பு (LCOGT) மூலம் கண்காணிப்பைத் தொடங்கினர். பல அலைநீளப் பட்டைகளில் இந்தக் கண்காணிப்புகள் நிகழ்வை அளவிட்டன. இதனால் ஒரே பட்டை வழங்கக்கூடியதைவிட, மாறிக்கொண்டிருந்த கதிர்வீச்சைப் பற்றிய விரிவான பதிவை குழு பெற்றது.

அமெரிக்காவில் உள்ள பாலோமர் கண்காணிப்பகத்தின் ஹேல் தொலைநோக்கி (P200) மூலம், ஆரம்பக் கட்டத்தின் உயர்தர நிறமாலையையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் பெற்றனர். புதிய வெடிப்பை அலைவிசைச் சிதைவு நிகழ்வாக அடையாளம் காணவும், முதல் ஒளிப்பிழம்புடன் முக்கியமான ஒப்பீட்டைச் செய்யவும் அந்த நிறமாலை உதவியது.

முக்கிய நிகழ்வுகள்:

• 2024 ஜனவரி: AT 2022dbl மீண்டும் பிரகாசிப்பதை குழு கண்டறிந்து, ஸ்விஃப்ட், LCOGT மற்றும் பாலோமரின் ஹேல் தொலைநோக்கி மூலம் கண்காணிப்பைத் தொடங்கியது.
• 2024 ஆகஸ்ட் 9: The Unluckiest Star: A Spectroscopically Confirmed Repeated Partial Tidal Disruption Event AT 2022dbl என்ற தலைப்பில் இந்த ஆய்வு The Astrophysical Journal Letters இதழில் வெளியிடப்பட்டது.

ஒளிப்பிழம்பு உருவாகும்போது அதன் பண்புகள் மாறுவதால், அது மீண்டும் தோன்றியதை ஆரம்பத்திலேயே கண்டறிவது முக்கியமாக இருந்தது. விரைவான கண்காணிப்புகள் இரண்டாவது நிகழ்வின் ஆரம்பக் கட்டத்தில் நிறமாலையைப் பெறவும், அதன் பிரகாசம் எவ்வாறு மாறியது என்பதை அளவிடவும் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு உதவின.

இரட்டை நட்சத்திர அமைப்பில் தோன்றியிருக்கக்கூடிய மூலம்

உயிர் தப்பிய நட்சத்திரம் முதலில் இரட்டை நட்சத்திர அமைப்பைச் சேர்ந்ததாக இருந்திருக்கலாம் என ஆராய்ச்சியாளர்கள் முன்வைக்கின்றனர். அதாவது, இரண்டு நட்சத்திரங்கள் ஒன்றையொன்று சுற்றிவரும் அமைப்பு. கருந்துளையுடனான நெருங்கிய சந்திப்பு அந்த இரு நட்சத்திரங்களையும் பிரித்து, அவற்றில் ஒன்றை கருந்துளையுடன் பிணைக்கப்பட்ட நிலையில் விட்டிருக்கலாம்.

இந்த விளக்கத்தின்படி, பிடிபட்ட நட்சத்திரம் மிக அதிக நீள்வட்டத் தன்மை கொண்ட சுற்றுப்பாதையில் பயணிக்கிறது. ஒரு சுற்றுப்பாதை எவ்வளவு நீண்டு காணப்படுகிறது என்பதை நீள்வட்டத் தன்மை குறிக்கிறது: கிட்டத்தட்ட வட்டமான சுற்றுப்பாதையில் ஒரு பொருள் ஏறத்தாழ சீரான தொலைவில் இருக்கும்; மிகவும் நீண்ட சுற்றுப்பாதையில் அது மீண்டும் அருகில் வருவதற்கு முன்பு அதிக தொலைவுக்குச் செல்லும்.

ஒவ்வொரு நெருங்கிய கடத்தலும் நட்சத்திரத்தை வலுவான அலைவிசைகளுக்கு உட்படுத்தி, மேலும் பொருளைப் பிடுங்கி, மற்றொரு ஒளிப்பிழம்பை உருவாக்கக்கூடும். ஒரு சந்திப்பில் நட்சத்திரம் உயிர் தப்பி, பின்னர் மீண்டும் வந்து பொருளை இழக்கக்கூடியதற்கான இயற்பியல் விளக்கத்தை இது அளிக்கிறது.

இரட்டை நட்சத்திர மூலம் மற்றும் முன்வைக்கப்பட்ட சுற்றுப்பாதை ஆகியவை கண்காணிப்புகளின் அடிப்படையில் குழு அளித்துள்ள விளக்கங்களாகவே உள்ளன. மற்றொரு ஒளிப்பிழம்பு எப்போது தோன்றும் என்பதற்கான உறுதிப்படுத்தப்பட்ட தேதியை அறிவிப்பில் குறிப்பிடவில்லை. தொடர்ந்து கண்காணிப்பதன் மூலம், வானியலாளர்கள் மேலும் செயல்பாடு நிகழ்கிறதா எனத் தேடி, எதிர்கால நிகழ்வுகளை முதல் இரண்டுடன் ஒப்பிடலாம்.

நட்சத்திரச் சிதைவு ஆய்வுகளில் ஏற்படும் மாற்றம்

இந்நிகழ்வுகளை வகைப்படுத்தும் வானியலாளர்களுக்கு AT 2022dbl ஒரு நடைமுறைச் சிக்கலை முன்வைக்கிறது: பகுதி நட்சத்திரச் சிதைவின் ஒளிப்பிழம்பு, வழக்கமான TDE-யின் ஒளிப்பிழம்பைப் போலத் தோன்றலாம். ஒவ்வொரு நிகழ்வின் போக்கும் வழக்கமான நிகழ்வுகளிலிருந்து வேறுபடவில்லை என ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவித்தனர்.

எனவே, ஒரே ஒளிப்பிழம்பை மட்டும் கவனிக்கும் ஆய்வுகள், உயிர் தப்பிய நட்சத்திரங்களை ஒரே முறை சிதைவடைந்த பொருள்களாகக் கருதப்படும் தொகுப்பில் சேர்த்திருக்கலாம். ஒளியியல் TDE குறித்த ஆய்வுகள் மீண்டும் நிகழும் பகுதி சிதைவுகளைப் பெரும்பாலும் கவனிக்காமல் விட்டுள்ளதாகவும், இதுபோன்ற நிகழ்வுகள் முன்பு கருதியதைவிட அதிகமாக இருக்கலாம் என இந்தக் கண்டுபிடிப்பு சுட்டுவதாகவும் USTC தெரிவித்தது.

கருந்துளைகளுக்கு அருகில் நட்சத்திரங்கள் எவ்வாறு பொருளை இழக்கின்றன என்பதை ஆராய்வதிலும், நிகழ்வுகளைக் கணக்கிடுவதிலும் இந்த வேறுபாடு முக்கியமானது. மீண்டும் மீண்டும் திரும்பிவரும் நட்சத்திரங்கள் அடங்கிய தொகுப்பின் வரலாறு, ஒவ்வொரு ஒளிப்பிழம்பும் தனித்த நட்சத்திரத்தின் இறுதிச் சந்திப்பைக் குறிக்கும் தொகுப்பின் வரலாற்றிலிருந்து மாறுபடும். இந்தக் கணக்குகளையும் இயற்பியல் மாதிரிகளையும் மறுபரிசீலனை செய்யும்போது ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆய்வு செய்யக்கூடிய தெளிவான ஓர் எடுத்துக்காட்டை AT 2022dbl வழங்குகிறது.

கண்காணிப்பு உத்தியும் அதே அளவு முக்கியமானது. அறியப்பட்ட பொருள்களைத் தொடர்ந்து சோதிப்பது, கண்டறியும் நேரத்தில் மட்டும் மேற்கொள்ளப்படும் கண்காணிப்பில் தவறவிடக்கூடிய செயல்பாட்டை வெளிப்படுத்தும். இந்நிகழ்வில், தொடர்ந்து மேற்கொண்ட பிரகாச அளவீடுகள், விரைவான எதிர்வினை, நிறமாலையியல் ஆகியவற்றின் இணைப்பே முக்கிய ஆதாரத்தை அளித்தது.

ஆய்வுக் குழுவும் கூடுதல் எடுத்துக்காட்டுகளுக்கான தேடலும்

இந்த ஆய்வுக் கட்டுரையின் முதல் ஆசிரியர் USTC முனைவர் பட்ட ஆய்வாளர் சேயு லின். பேராசிரியர் சூ காங் மற்றும் இணை ஆய்வாளர் நிங் ஜியாங் ஆகியோர் இணைந்து அவருக்கு வழிகாட்டினர். ஜியாங், பேராசிரியர் டிங்யூ வாங் மற்றும் காங் ஆகியோர் தொடர்புடைய ஆசிரியர்கள். சீன அறிவியல் அகாடமியின் தேசிய வானியல் ஆய்வகங்கள், வுஹான் பல்கலைக்கழகம், ஹிரோஷிமா பல்கலைக்கழகம், கியோட்டோ பல்கலைக்கழகம் மற்றும் இந்திய வானியற்பியல் நிறுவனம் உள்ளிட்ட அமைப்புகள் இந்த ஆய்வில் இணைந்து செயல்பட்டன.

சீனாவின் தேசிய இயற்கை அறிவியல் அறக்கட்டளை, அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப அமைச்சகம், சீன அறிவியல் அகாடமி, சீனாவின் மனித விண்வெளிப் பயணத் திட்டம், டாங் அறக்கட்டளை மற்றும் அன்ஹுய் மாகாண அதிகாரிகள் உள்ளிட்ட அமைப்புகள் இந்தத் திட்டத்துக்கு ஆதரவளித்தன.

AT 2022dbl போன்ற கூடுதல் நிகழ்வுகளைக் கண்டறிய, வைட் ஃபீல்ட் சர்வே தொலைநோக்கி (WFST), அல்லது மோசி சர்வே தொலைநோக்கியைப் பயன்படுத்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் எதிர்பார்க்கின்றனர். USTC மற்றும் பர்பிள் மவுண்டன் கண்காணிப்பகம் இணைந்து இந்தத் தொலைநோக்கியை உருவாக்கின. அலைவிசைச் சிதைவு நிகழ்வுகள் அதன் முக்கிய அறிவியல் இலக்குகளில் அடங்கும்.

கூடுதல் எடுத்துக்காட்டுகளைக் கண்டறிவது, ஒப்பிடுவதற்கு வானியலாளர்களுக்கு மேலும் பல நட்சத்திரங்களையும் ஒளிப்பிழம்புகளையும் வழங்கும். புதிய நிகழ்வுகளைத் தேடுவதுடன் ஏற்கெனவே அறியப்பட்டவற்றையும் தொடர்ந்து கவனிப்பதன் பயனை AT 2022dbl காட்டுகிறது: மங்கிப்போன ஒரு பொருளில், இன்னொரு கண்காணிக்கக்கூடிய நிகழ்வு இன்னும் எதிர்காலத்தில் இருக்கலாம்.

முக்கிய அம்சங்கள்

• AT 2022dbl மீண்டும் பிரகாசிப்பதை USTC ஆராய்ச்சியாளர்கள் 2024 ஜனவரியில் கண்டறிந்தனர்.
• இரு ஒளிப்பிழம்புகளின் நிறமாலைகளும் ஒத்திருந்தது, ஒரே நட்சத்திரத்திலிருந்து கருந்துளை இருமுறை பொருளைப் பிடுங்கியது என்ற முடிவுக்கு ஆதரவளிக்கிறது.
• நிறமாலையியல் மூலம் உறுதிப்படுத்தப்பட்ட முதல் மீண்டும் நிகழ்ந்த பகுதி அலைவிசைச் சிதைவு நிகழ்வு என இதை குழு விவரிக்கிறது.
• இரண்டாவது ஒளிப்பிழம்புக்கான கண்காணிப்புகளை ஸ்விஃப்ட், LCOGT மற்றும் பாலோமரின் ஹேல் தொலைநோக்கி வழங்கின.
• இந்த ஆய்வு 2024 ஆகஸ்ட் 9 அன்று The Astrophysical Journal Letters இதழில் வெளியிடப்பட்டது.
• நீண்ட சுற்றுப்பாதையில் பிடிபட்ட நட்சத்திரம் இருந்திருக்கலாம் என ஆராய்ச்சியாளர்கள் முன்வைக்கின்றனர்; WFST மூலம் மேலும் எடுத்துக்காட்டுகளைத் தேடத் திட்டமிட்டுள்ளனர்.