विश्वातील सर्वात शक्तिशाली आणि रहस्यमय खगोलीय वस्तूंमध्ये न्यूट्रॉन तारे (Neutron Stars) अग्रस्थानी मानले जातात. अशाच एका न्यूट्रॉन ताऱ्याभोवती असलेल्या PSR J1101-6101 या पल्सारच्या चुंबकीय क्षेत्राचा पहिल्यांदाच थेट अभ्यास करण्यात वैज्ञानिकांना यश आले आहे. हा शोध NASA च्या Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) या अवकाश दुर्बिणीने लावला असून, त्याचे निष्कर्ष The Astrophysical Journal मध्ये प्रसिद्ध झाले आहेत. या संशोधनामुळे पल्सारमधून बाहेर पडणाऱ्या अतिउच्च-ऊर्जेच्या कणांचा प्रवास, त्यांच्याभोवती असलेली चुंबकीय रचना आणि विश्वातील अत्यंत ऊर्जावान प्रक्रियांबद्दल अधिक स्पष्ट माहिती मिळाली आहे. खगोलशास्त्राच्या दृष्टीने हा शोध महत्त्वाचा टप्पा मानला जात आहे.
लाइटहाऊस नेब्युला म्हणजे नेमके काय?
Lighthouse Nebula हे नाव PSR J1101-6101 या वेगाने फिरणाऱ्या पल्सारभोवती तयार झालेल्या एक्स-रे संरचनेला दिले गेले आहे. हा पल्सार सेकंदाला तब्बल १६ वेळा स्वतःभोवती फिरतो. त्यामुळे त्यातून प्रचंड ऊर्जा आणि विकिरण उत्सर्जित होतात. हा पल्सार एका प्रचंड ताऱ्याच्या सुपरनोव्हा स्फोटानंतर उरलेल्या केंद्रभागापासून तयार झाला आहे. सूर्यापेक्षा अधिक वस्तुमान असतानाही त्याचा आकार एका शहराएवढाच आहे. त्यामुळे त्याची घनता अविश्वसनीय आहे. अशा वस्तू गुरुत्वाकर्षण, चुंबकीय क्षेत्र आणि कणभौतिकीच्या अत्यंत टोकाच्या परिस्थितींचा अभ्यास करण्यासाठी नैसर्गिक प्रयोगशाळा मानल्या जातात.
IXPE दुर्बिणीने नेमके काय शोधले?
NASA च्या IXPE दुर्बिणीने जून 2025 मध्ये जवळपास 18 दिवस लाइटहाऊस नेब्युलाचे सलग निरीक्षण केले. या निरीक्षणात वैज्ञानिकांनी पल्सारमधून बाहेर पडणाऱ्या दोन अरुंद एक्स-रे संरचनांचा अभ्यास केला. यातील लांब संरचनेला Filament, तर लहान संरचनेला Trail असे नाव दिले आहे. या संरचनांमधील एक्स-रे प्रकाशाचे ध्रुवीकरण (Polarisation) मोजून त्यामागील चुंबकीय क्षेत्राची दिशा निश्चित करण्यात आली. अशा प्रकारचे एक्स-रे ध्रुवीकरण मोजणे अत्यंत कठीण असते, कारण हा स्रोत तुलनेने मंद आहे. तरीही IXPE च्या अत्याधुनिक तंत्रज्ञानामुळे हे मोजमाप यशस्वी ठरले.
ध्रुवीकरण म्हणजे काय? ते महत्त्वाचे का?
प्रकाशातील विद्युत क्षेत्र कोणत्या दिशेने कंप पावत आहे, याला ध्रुवीकरण (Polarisation) म्हणतात. प्रकाशातील बहुतांश तरंग एकाच दिशेने कंप पावत असतील, तर त्या प्रकाशाचे ध्रुवीकरण जास्त असल्याचे मानले जाते. अशा ध्रुवीकृत एक्स-रे प्रकाशामुळे त्या भागातील चुंबकीय क्षेत्राची दिशा समजू शकते. IXPE हे जगातील पहिले अवकाश निरीक्षण केंद्र आहे, जे विशेषतः एक्स-रे ध्रुवीकरण मोजण्यासाठी तयार करण्यात आले आहे. त्यामुळे यापूर्वी केवळ संगणकीय मॉडेलवर आधारित असलेल्या अनेक संकल्पनांची आता प्रत्यक्ष पडताळणी करणे शक्य झाले आहे.
2008 मध्ये मांडलेल्या सिद्धांताची पुष्टी
खगोलशास्त्रज्ञांनी 2008 मध्ये असा अंदाज व्यक्त केला होता की, पल्सारमधून बाहेर पडणारे सर्वाधिक ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन Bow Shock पार करून आकाशगंगेतील चुंबकीय क्षेत्राच्या रेषांवरून प्रवास करतात. त्यामुळे लांब, सरळ Filament तयार होते. मात्र त्यावेळी या सिद्धांताला थेट निरीक्षणाचा पुरावा उपलब्ध नव्हता. IXPE ने केलेल्या ध्रुवीकरणाच्या मोजमापातून चुंबकीय क्षेत्राची दिशा आणि कणांचा प्रवास एकाच दिशेने असल्याचे 99 टक्क्यांहून अधिक विश्वासार्हतेने सिद्ध झाले. त्यामुळे जवळपास 17 वर्षांपूर्वी मांडलेल्या या महत्त्वाच्या सिद्धांताला आता प्रत्यक्ष निरीक्षणाचा मजबूत आधार मिळाला आहे.
संशोधनात वापरण्यात आली नवी विश्लेषण पद्धत
लाइटहाऊस नेब्युला तुलनेने फिकट असल्यामुळे त्यातील एक्स-रे संकेत अत्यंत कमी प्रमाणात मिळतात. त्यामुळे पारंपरिक विश्लेषण पद्धती वापरल्यास महत्त्वाची माहिती गमावली जाण्याची शक्यता होती. यासाठी IXPE च्या संशोधकांनी नव्या प्रकारच्या डेटा विश्लेषण पद्धती विकसित केल्या. त्यात प्राप्त झालेला प्रत्येक एक्स-रे सिग्नल वापरण्यात आला. या तंत्रामुळे Filament, Trail आणि स्वतः पल्सारच्या विकिरणाचे ध्रुवीकरण स्वतंत्रपणे मोजणे शक्य झाले. भविष्यात अशाच प्रकारच्या इतर क्षीण एक्स-रे स्रोतांच्या अभ्यासासाठीही ही पद्धत उपयुक्त ठरणार आहे.
प्रस्तुत संशोधनातून आणखी काय स्पष्ट झाले?
संशोधनात वैज्ञानिकांना आणखी एक महत्त्वाचे निरीक्षण आढळले. एक्स-रे निरीक्षणांनुसार Trail मधील चुंबकीय क्षेत्राची दिशा कणांच्या प्रवाहाशी समांतर असल्याचे दिसले. परंतु रेडिओ दुर्बिणींनी त्याच भागात चुंबकीय क्षेत्र जवळपास लंब असल्याचे दाखवले. यावरून एकाच भागात वेगवेगळ्या ऊर्जेचे कण आणि वेगवेगळ्या विकिरण प्रक्रियांमुळे भिन्न चुंबकीय रचना दिसू शकतात, असा निष्कर्ष संशोधकांनी काढला आहे. त्यामुळे पल्सारभोवतीच्या वातावरणाचा अभ्यास करण्यासाठी विविध तरंगलांबींवरील निरीक्षणे एकत्रित करणे किती आवश्यक आहे, हे अधोरेखित झाले.
नेब्युलांचा गत अनेक वर्षांपासून अभ्यास
पल्सार आणि त्यांच्याभोवतीच्या नेब्युलांचा अभ्यास गेल्या अनेक दशकांपासून सुरू आहे. 1967 मध्ये Jocelyn Bell Burnell यांनी पहिला पल्सार शोधल्यानंतर या क्षेत्रात मोठी क्रांती झाली. 2008 मध्ये PSR J1101-6101 च्या Filament विषयीचा सिद्धांत मांडण्यात आला. त्यानंतर NASA ची Chandra X-ray Observatory, युरोपियन अवकाश संस्थेची XMM-Newton आणि विविध रेडिओ दुर्बिणींनी या प्रणालीची रचना अभ्यासली. मात्र चुंबकीय क्षेत्राची दिशा थेट मोजण्याची क्षमता कोणाकडेही नव्हती. 2021 मध्ये प्रक्षेपित झालेल्या IXPE मुळे एक्स-रे ध्रुवीकरण मोजण्याचे तंत्र उपलब्ध झाले आणि अखेर या सिद्धांताची प्रत्यक्ष पुष्टी मिळाली.
भविष्यातील संशोधनासाठी हा शोध का महत्त्वाचा?
या संशोधनामुळे पल्सारमधून निर्माण होणारे कॉस्मिक किरण, उच्च-ऊर्जेचे इलेक्ट्रॉन आणि आकाशगंगेतील चुंबकीय क्षेत्र यांच्यातील संबंध अधिक स्पष्ट होण्यास मदत होणार आहे. तसेच ब्लॅक होल, सुपरनोव्हा अवशेष, मॅग्नेटार आणि इतर अत्यंत ऊर्जावान खगोलीय वस्तूंच्या अभ्यासासाठी IXPE सारख्या ध्रुवीकरण मोजणाऱ्या दुर्बिणींचे महत्त्व अधिक वाढले आहे. वैज्ञानिकांच्या मते, भविष्यात अशाच निरीक्षणांमधून विश्वातील अनेक दशकांपासून अनुत्तरित असलेल्या प्रश्नांची उत्तरे मिळू शकतात. त्यामुळे लाइटहाऊस नेब्युलावरील हा शोध केवळ एका पल्सारपुरता मर्यादित नसून संपूर्ण उच्च-ऊर्जा खगोलभौतिकीच्या संशोधनासाठी महत्त्वाचा मैलाचा दगड ठरला आहे.
संदर्भ-
1. NASA – Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) Mission.
2. *The Astrophysical Journal* – "Magnetic Field Mapping of PSR J1101-6101 with IXPE" (2026).
3. NASA Chandra X-ray Observatory – Lighthouse Nebula (IGR J11014-6103) Observations.
4. Weisskopf, M. C. et al. (2022). First Results from NASA's Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE).
5. Pavan, L. et al. (2008 onward). Studies of the Lighthouse Nebula and particle outflows from PSR J1101-6101.
कोणत्याही टिप्पण्या नाहीत:
टिप्पणी पोस्ट करा