கருந்துளைச் செயல்பாட்டின் நான்கு சுழற்சிகளைக் கொண்ட முதல் ரேடியோ அண்டத்தை இந்திய வானியலாளர்கள் அடையாளம் கண்டனர்

ஒரே பிரம்மாண்டமான அண்டத்தில் ஜெட்களின் நான்கு தலைமுறைகள்

சுமார் 4.2 மில்லியன் ஒளியாண்டுகள் விரிந்து பரந்துள்ள ஓர் அண்டம், அதன் மையத்திலுள்ள மிகப்பெரும் கருந்துளையைச் சுற்றி நிகழ்ந்த நான்கு தனித்த செயல்பாட்டுக் கட்டங்களுக்கான சான்றுகளைப் பாதுகாத்து வைத்துள்ளது. இதன்மூலம், அணைந்து மீண்டும் தொடங்கும் ஒரு அண்டப் பொறியின் செயல்பாட்டை வானியலாளர்கள் வழக்கத்தைவிட நீண்ட காலப் பதிவாகக் கண்டறிந்துள்ளனர்.

இந்திய அறிவியல் கல்வி மற்றும் ஆராய்ச்சி நிறுவனத்தின் (IISER) புனே வளாகம், தேசிய வானியற்பியல் வானொலி மையம் (NCRA-TIFR) ஆகியவற்றைச் சேர்ந்த ஆய்வாளர்கள், J023721.13-010528.5 என்ற S-வடிவ அண்டத்தில் ஒளிரும் ரேடியோ அம்சங்களின் நான்கு ஜோடிகளை அடையாளம் கண்டனர். ஒவ்வொரு ஜோடியும் ஜெட்களின் வெவ்வேறு தலைமுறையுடன் தொடர்புடையது. கருந்துளையைச் சுற்றியுள்ள பகுதியிலிருந்து உந்தித் தள்ளப்படும் ஆற்றல்மிக்க துகள்களின் சக்திவாய்ந்த ஓட்டங்களே ஜெட்கள்.

இத்தகைய நான்கு செயல்பாட்டுக் கட்டங்களுக்கான சான்றுகளைக் காட்டும் முதல் ரேடியோ அண்டம் இதுவென ஆய்வுக் குழு விவரிக்கிறது. வானியலாளர்கள் ஆய்வு செய்துள்ள பல்லாயிரக்கணக்கான ரேடியோ அண்டங்களில் பெரும்பாலானவை ஜெட் செயல்பாட்டின் ஒரு முக்கியக் காலகட்டத்தையே காட்டுகின்றன. மூன்று கட்டங்களுக்கான சான்றுகளுடன் இதற்கு முன் ஆறு அண்டங்கள் மட்டுமே அடையாளம் காணப்பட்டிருந்தன.

இந்த ஆய்வை, IISER புனேவில் முனைவர் பட்டம் பயிலும் பவன் கடேகர் தலைமை தாங்கி நடத்தினார். NCRA-TIFR-ஐச் சேர்ந்த தரம் வீர் லால், IISER புனேவைச் சேர்ந்த ரமணா அத்ரேயா ஆகியோர் வழிகாட்டினர். இதன் முடிவுகள் 2026 அக்டோபர் 21 அன்று The Astrophysical Journal இதழில் வெளியிடப்பட்டதாகத் தெரிவிக்கப்பட்டது.

கருந்துளையின் செயல்பாட்டுச் சுழற்சி என்றால் என்ன?

ஒரு மிகப்பெரும் கருந்துளையின் நிறை, சூரியனின் நிறையைப் போல மில்லியன் அல்லது பில்லியன் மடங்கு இருக்கலாம். அதைச் சுற்றிக் குவியும் பொருள் வெப்பமான, சுழலும் ஓட்டமாக உருவாகக்கூடும். அதைச் சுற்றியுள்ள பகுதியில் வெளியாகும் ஆற்றலில் ஒரு பகுதி, அதன் தாயண்டத்தின் கண்ணுக்குத் தெரியும் பகுதியையும் தாண்டிச் செல்லும் ஜெட்களுக்கு ஆற்றல் அளிக்கக்கூடும்.

இந்தச் செயல்பாட்டுடன் தொடர்புடைய கட்டமைப்புகள் ரேடியோ அலைநீளங்களில் வலுவாக ஒளிரும் அண்டத்தை வானியலாளர்கள் ரேடியோ அண்டம் என அழைக்கின்றனர். ரேடியோ தொலைநோக்கிகள் இந்தக் கதிர்வீச்சைக் கண்டறிந்து, சாதாரண ஒளியில் எடுக்கப்படும் புகைப்படங்களில் தென்படாமல் போகக்கூடிய அம்சங்களை வெளிப்படுத்துகின்றன.

மங்குவதற்கு முன் ஜெட்கள் மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகள் செயல்பாட்டில் இருக்கக்கூடும். பழைய கட்டமைப்புகள் இன்னும் தொலைவில் கண்டறியக்கூடிய நிலையில் இருக்கும்போதே, பின்னர் மீண்டும் தொடங்கும் செயல்பாடு புதிய ஜோடி ஜெட்களை உருவாக்கலாம். எனவே, வெவ்வேறு காலகட்டங்களின் நிகழ்வுகளை நிலப்பரப்பில் அடுத்தடுத்து பதியும் தடங்கள் போல, ஓர் அண்டம் பல தலைமுறைச் செயல்பாடுகளின் தடயங்களை ஒரே நேரத்தில் தன்னுள் கொண்டிருக்கலாம்.

J023721.13-010528.5-ஐப் பொறுத்தவரை, ஒரே அமைப்பில் நான்கு தலைமுறைகள் இருப்பதே முக்கியக் கண்டுபிடிப்பு. இந்தக் கட்டங்கள் முழுவதும் கருந்துளை அதே இடத்தில் உள்ளது; அதைச் சுற்றியுள்ள பொருளின் செயல்பாடும், அது ஆற்றலளிக்கும் ஜெட்களுமே மாறுகின்றன.

அண்டத்தின் வரலாற்றை ஆய்வுக் குழு எவ்வாறு மீட்டமைத்தது?

கடேகரும் அவரது சக ஆய்வாளர்களும் இந்தியாவின் ஜெயன்ட் மீட்டர்வேவ் ரேடியோ தொலைநோக்கி (GMRT), அமெரிக்காவின் வெரி லார்ஜ் அரே, தென்னாப்பிரிக்காவின் மீர்கேட் தொலைநோக்கி ஆகியவற்றின் அவதானிப்புகளை ஒன்றிணைத்தனர். இந்த அவதானிப்புகள் அண்டத்தின் விரிவான ரேடியோக் கட்டமைப்பை ஆய்வு செய்யவும், வெவ்வேறு செயல்பாட்டுக் கட்டங்களுடன் தொடர்புடைய அம்சங்களை வேறுபடுத்திக் கண்டறியவும் குழுவுக்கு உதவின.

முக்கியமான சான்று, வெப்பமான பகுதிகளின் நான்கு ஜோடிகளாகும். ஜெட் ஒன்றுடன் தொடர்புடைய ஒளிரும் பகுதியே வெப்பமான பகுதி எனப்படுகிறது. வேகமாகப் பாயும் ஓட்டம் சுற்றியுள்ள பொருளுக்கு ஆற்றலை மாற்றும் இடமாக அது பெரும்பாலும் இருக்கும். ஜெட் எவ்வாறு பயணித்து, அதன் சுற்றுப்புறத்துடன் தொடர்புகொண்டது என்பதைக் கண்டறிய இத்தகைய பகுதிகள் வானியலாளர்களுக்கு உதவுகின்றன.

நான்கு ஜோடிகள் என்றால், தொடர்புடைய நான்கு தொகுப்புகளாக அமைந்த எட்டு ஒளிரும் பகுதிகள் என்று பொருள். ஜோடிகளாக அமைந்திருப்பது முக்கியம்; ஏனெனில், மையப் பகுதியிலிருந்து எதிரெதிர்த் திசைகளில் ஜெட்கள் பொதுவாக வெளிப்படுகின்றன. நான்கு தொகுப்புகளையும் ஒரே தொடர்ச்சியான கட்டமாகக் கருதாமல், தனித்தனி தலைமுறைகளுக்கான சான்றுகளாக ஆய்வாளர்கள் விளக்கினர்.

லாலின் வலியுறுத்தலுக்கு மத்தியிலும், இந்த அண்டம் செயல்பாட்டின் நான்காவது கட்டத்தை அடைந்துள்ளது என்பதில் அத்ரேயா ஆரம்பத்தில் நம்பிக்கை கொள்ளவில்லை. நம்பத்தகுந்த சான்றுகளைத் திரட்ட நேரம் எடுத்ததாக அவர் கூறினார். இந்தக் கண்டுபிடிப்புக்கு அந்தக் கவனமான ஆய்வு முக்கியமானதாக இருந்தது: நான்காவது தலைமுறையை அடையாளம் காண, அவதானிக்கப்பட்ட கட்டமைப்புகள் எவ்வாறு ஒன்றுடன் ஒன்று பொருந்துகின்றன என்பதை குழு நிறுவ வேண்டியிருந்தது.

மில்லியன் ஆண்டுகளில் அளவிடப்படும் வரலாறு

வெப்பமான பகுதிகளின் தலைமுறைகளுடன் தொடர்புடைய மதிப்பிடப்பட்ட வயது சுமார் ஆறு மில்லியன் முதல் 21 மில்லியன் ஆண்டுகள் வரை உள்ளது. சமீபத்திய செயல்பாட்டுக் கட்டம் சில மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு தொடங்கியதாகவும் ஆய்வாளர்கள் கணிக்கின்றனர். இந்த மதிப்பீடுகள், மனித வாழ்நாளில் நேரடியாகக் கவனிக்கப்பட்ட மாற்றங்களை அல்ல; அண்டத்தின் ரேடியோக் கதிர்வீச்சிலிருந்து மீட்டமைக்கப்பட்ட வரலாற்றையே விவரிக்கின்றன.

பொதுவான காலவரிசை:

• சுமார் 21 மில்லியன் ஆண்டுகள்: அவதானிக்கப்பட்ட ஜெட் தலைமுறைகளுடன் தொடர்புடைய மதிப்பிடப்பட்ட வயது வரம்பின் பழைய முனை.
• சுமார் ஆறு மில்லியன் ஆண்டுகள்: அந்த மதிப்பிடப்பட்ட வயது வரம்பின் இளைய முனை.
• சில மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு: நான்காவது, மிகச் சமீபத்திய செயல்பாட்டுக் கட்டம் தொடங்கியதாகக் கணிக்கப்படும் காலம்.
• 2026 அக்டோபர் 21: The Astrophysical Journal இதழில் ஆய்வு முடிவுகள் வெளியிடப்பட்டதாகத் தெரிவிக்கப்பட்ட நாள்.

குறிப்பிடப்பட்ட வயது வரம்பின் பழைய, இளைய முனைகளுக்கு இடையே சுமார் 15 மில்லியன் ஆண்டுகள் உள்ளன. இது பதிவின் கால ஆழத்தை உணர்த்துகிறது; எனினும், ஒவ்வொரு மறுதொடக்கத்திற்கும் இடையிலான அமைதிக் காலங்கள் அல்லது அவை நிகழ்ந்த முழுமையான கால அட்டவணையை ஆய்வாளர்கள் வழங்கவில்லை.

ரேடியோக் கட்டமைப்புகளின் இயற்பியல் பண்புகள் மற்றும் அவை காலப்போக்கில் எவ்வாறு மாறுகின்றன என்பதற்கான மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி வானியலாளர்கள் அவற்றின் வயதைக் கணிக்கின்றனர். ஆற்றல்மிக்க துகள்கள் கதிர்வீச்சை வெளியிட்டு பயணிக்கும்போது அவற்றில் மாற்றங்கள் ஏற்படுகின்றன; அவை ரேடியோ சமிக்ஞையில் தடயங்களை விட்டுச் செல்கின்றன. இதன் மூலம் கிடைக்கும் வயது மதிப்பீடுகள் தோராயமானவை. எனவே, இந்த வரிசையை மில்லியன் ஆண்டுகள் என்ற அளவிலேயே புரிந்துகொள்வது சிறந்தது.

நான்கு கட்டங்கள் ஏன் இந்த அண்டத்தை தனித்துவமாக்குகின்றன?

மூன்று கட்டங்களைக்கூட அரிதாகவே கண்டறிய முடிந்த ஒரு வகை வரலாற்றில் J023721.13-010528.5 நான்காவது அத்தியாயத்தைச் சேர்க்கிறது. மூன்று கட்டங்களைக் கொண்டதாக இதற்கு முன் அடையாளம் காணப்பட்ட ஆறு அண்டங்கள், மீண்டும் மீண்டும் நிகழும் செயல்பாட்டுக்கான எடுத்துக்காட்டுகளை வழங்கின. இந்தப் பொருள், அவதானிக்கப்பட்ட அந்த வரிசையை மேலும் ஒரு தலைமுறையால் நீட்டிக்கிறது.

அண்டத்தின் அளவு அந்தப் பதிவை மேலும் வியப்பூட்டுகிறது. ஒளியாண்டு என்பது ஒளி ஓர் ஆண்டில் பயணிக்கும் தொலைவு. எனவே, 4.2 மில்லியன் ஒளியாண்டு தொலைவைக் கடக்க ஒளிக்கு சுமார் 4.2 மில்லியன் ஆண்டுகள் தேவைப்படும். இங்கு குறிப்பிடப்பட்டுள்ள அளவு, பிரம்மாண்டமான அண்டத்தையும் அதன் ரேடியோக் கட்டமைப்பையும் குறிக்கிறது.

அதன் S-வடிவத் தோற்றமும் அவதானிக்கப்பட்ட வடிவவியலின் மற்றொரு பகுதியாகும். பல வெப்பமான பகுதிகளின் ஜோடிகளுடன் இந்த வடிவத்தையும் ஆய்வு அடையாளம் காட்டுகிறது. ஆனால், கண்டுபிடிப்பு குறித்த விளக்கத்தில் இந்த வளைவுக்கான காரணம் நிறுவப்படவில்லை. அந்த வடிவத்தை விளக்குவதும், செயல்பாட்டுச் சுழற்சிகளை மீட்டமைப்பதும் தொடர்புடைய பணிகள். ரேடியோ அம்சங்கள் எவ்வாறு அமைந்துள்ளன என்பதைக் கவனமாக ஆய்வு செய்வது அவற்றுக்குத் தேவை.

அதே மையப் பொறியைச் சுற்றி அடுத்தடுத்த செயல்பாட்டுக் கட்டங்கள் பாதுகாக்கப்பட்டிருப்பதே இதன் அறிவியல் மதிப்பாகும். வெவ்வேறு அண்டங்களுக்கு இடையிலான ஒப்பீடுகளை மட்டுமே நம்பியிருக்காமல், ஒரே தாயண்டத்தையும் சுற்றுப்புறத்தையும் பகிர்ந்துகொள்ளும் தலைமுறைகளை ஆய்வாளர்கள் இந்த ஓர் அண்டத்திலேயே ஒப்பிடலாம்.

ஜெட்கள் வலுவிழக்கின்றனவா அல்லது குறுகிய காலம் மட்டுமே நீடிக்கின்றனவா?

அடுத்தடுத்த ஒவ்வொரு கட்டத்திலும் ஜெட்கள் ஆற்றலை இழக்கக்கூடும், குறைந்த நேரமே செயல்படக்கூடும் அல்லது இவ்விரண்டும் நிகழக்கூடும் என ஆய்வாளர்கள் கருதுகின்றனர். ஒருமுறை மட்டுமே மீண்டும் செயல்பட்டதைக் காட்டும் அண்டத்தைவிட, நான்கு தலைமுறைகள் இந்த வாய்ப்பை ஆராய அதிக வாய்ப்புகளை வழங்குகின்றன.

வலிமையும் கால அளவும் வெவ்வேறு அம்சங்கள். குறைந்த வலிமையுள்ள ஜெட் ஆற்றலை மெதுவாக வழங்கும். குறுகிய செயல்பாட்டுக் கட்டம் குறைந்த நேரத்துக்கே ஆற்றலை வழங்கும். இந்த மாற்றங்களில் எதுவும் எஞ்சியிருக்கும் கட்டமைப்புகளைப் பாதிக்கலாம். அதேவேளை, சுற்றியுள்ள வாயுவும் ஜெட் விரிவடைந்து மங்கும் விதத்தைப் பாதிக்கக்கூடும்.

எனவே, தொடர்ச்சியாக நிகழும் கட்டங்களில் கருந்துளையின் வெளியீடு எவ்வாறு மாறக்கூடும் என்பதையே இந்தக் கருத்து சுட்டிக்காட்டுகிறது. பழைய எச்சங்களையும் சமீபத்திய கட்டமைப்புகளையும் ஒப்பிடக்கூடிய இந்த அமைப்பு, அந்தப் போக்கை ஆராய ஆய்வாளர்களுக்கு உதவும்.

செயல்பாடு ஏன் மீண்டும் மீண்டும் நின்று தொடங்குகிறது என்பது இன்னும் தெரியவில்லை. மையப் பகுதியை அடையும் பொருளே ஜெட்களுக்கு ஆற்றலளிக்கும் செயல்முறையைத் தூண்டுகிறது. எனவே, அந்தப் பொருள் வழங்கலில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் இந்தச் சுழற்சியைப் புரிந்துகொள்வதற்கு முக்கியமானவை. குறிப்பிட்ட இந்த அண்டத்தில் என்ன நிகழ்ந்தது என்பதை நிறுவ, அதன் ரேடியோக் கட்டமைப்புகளையும் சுற்றுப்புறத்தையும் மேலும் ஆய்வு செய்ய வேண்டும்.

மூன்று ஆய்வகங்கள், ஒரே ஒருங்கிணைந்த பதிவு

மூன்று கண்டங்களில் உள்ள கருவிகளின் அவதானிப்புகளை இந்தக் கண்டுபிடிப்பு ஒன்றிணைத்தது. பல்வேறு ரேடியோ அவதானிப்புகள், ஒளிரும் சிறிய அம்சங்களையும் மிகவும் மங்கலான விரிவான கதிர்வீச்சையும் ஆய்வாளர்கள் ஆராய உதவும். பல தலைமுறைச் செயல்பாடுகளைக் கொண்ட ஓர் அண்டத்தில், அதன் வரலாற்றை மீட்டமைக்க அந்தப் பழைய தடயங்களைக் கண்டறிவது இன்றியமையாதது.

இந்த ஆய்வுக்குத் தலைமை தாங்கிய IISER புனே முனைவர் பட்ட ஆய்வாளர் கடேகர், ஆய்வகத் தரவுகள் விசாரணைக்கு எவ்வாறு உதவின என்பதை விவரித்தார்:

"பல ரேடியோ தொலைநோக்கிகள் தங்களின் தரவுகளை உலகெங்குமுள்ள ஆய்வாளர்கள் இலவசமாகப் பெற வழிவகுக்கின்றன. ஆய்வகங்களின் இந்தக் கூட்டு அணுகுமுறை இன்னும் விரிவான ஆய்வுக்கும், தரவைத் திறம்படப் பயன்படுத்துவதற்கும் உதவுகிறது. வெவ்வேறு விஞ்ஞானிகள் ஒரே அவதானிப்புகளைப் பயன்படுத்தி மாறுபட்ட கருத்துகளை ஆராய முடியும்," என்று கடேகர் கூறினார்.

GMRT, வெரி லார்ஜ் அரே, மீர்கேட் ஆகியவற்றின் அவதானிப்புகளை ஒன்றிணைத்தது இந்த அணுகுமுறையை எடுத்துக்காட்டுகிறது. ஒரு ஆய்வுக்காகச் சேகரிக்கப்பட்ட ரேடியோ அவதானிப்பில் மற்றொரு ஆய்வுக்குப் பயன்படும் சான்றுகளும் இருக்கலாம். குறிப்பாக, பிற தரவுகளுடன் ஒப்பிட்டு ஆய்வு செய்யும்போது மட்டுமே முக்கியத்துவம் தெரியவரும் மங்கலான கட்டமைப்புகள் அதில் இருக்கக்கூடும்.

இதேபோன்ற அண்டங்கள் குறித்த மேலதிக ஆய்வுகள், மீண்டும் மீண்டும் நிகழும் செயல்பாடு எவ்வளவு பொதுவானது என்பதையும், பின்னர் உருவாகும் ஜெட்கள் பொதுவாக வலிமை குறைந்தவையாகவோ குறுகிய காலம் நீடிப்பவையாகவோ உள்ளனவா என்பதையும் கண்டறிய உதவும். இப்போதைக்கு, ஆய்வு செய்ய நான்கு தலைமுறைகளைக் கொண்ட அரிய எடுத்துக்காட்டை J023721.13-010528.5 வழங்குகிறது. இதன் மூலம், கருந்துளையின் மீள்மீள் செயல்பாடு குறித்த அவதானிக்கப்பட்ட வரலாறு, இதற்கு முன் அறியப்பட்ட எடுத்துக்காட்டுகளைத் தாண்டி விரிவடைகிறது.

முக்கிய குறிப்புகள்

• கருந்துளையின் நான்கு தனித்த செயல்பாட்டுக் கட்டங்களுக்கான சான்றுகளைக் கொண்ட முதல் ரேடியோ அண்டத்தை IISER புனே, NCRA-TIFR ஆய்வாளர்கள் அடையாளம் கண்டனர்.
• S-வடிவ அண்டமான J023721.13-010528.5 சுமார் 4.2 மில்லியன் ஒளியாண்டுகள் விரிந்துள்ளது.
• வெப்பமான பகுதிகளின் நான்கு ஜோடிகள் ஜெட்களின் வெவ்வேறு தலைமுறைகளைக் காட்டுகின்றன. அவற்றின் வயது ஆறு மில்லியன் முதல் 21 மில்லியன் ஆண்டுகள் வரை என மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது.
• மிகச் சமீபத்திய கட்டம் சில மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு தொடங்கியிருக்கலாம்.
• இந்தியாவின் GMRT, அமெரிக்காவின் வெரி லார்ஜ் அரே, தென்னாப்பிரிக்காவின் மீர்கேட் தொலைநோக்கி ஆகியவற்றின் அவதானிப்புகளை ஆய்வுக் குழு ஒன்றிணைத்தது.
• அடுத்தடுத்த ஜெட்கள் வலிமை குறைந்தவையாக மாறலாம் அல்லது குறைந்த நேரமே செயல்படலாம் என ஆய்வாளர்கள் கருதுகின்றனர். செயல்பாடு மீண்டும் மீண்டும் நின்று தொடங்குவதற்கான காரணம் இன்னும் தெரியவில்லை.