वैज्ञानिकों ने खगोलीय जेट की प्लाज्मा संरचना के प्रभाव का पता लगाया है, जो आयनित पदार्थ के बहिर्वाह हैं जो ब्लैक होल, न्यूट्रॉन तारे और पल्सर जैसे खगोलीय पिंडों से विस्तारित किरणों के रूप में उत्सर्जित होते हैं।

वर्षों के शोध के बावजूद, यह ज्ञात नहीं है कि खगोलीय जेट किस तरह के पदार्थ से बने होते हैं - क्या वे नंगे इलेक्ट्रॉनों या प्रोटॉन से बने होते हैं या क्या पॉज़िट्रॉन नामक सकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन भी मौजूद होते हैं। जेट की संरचना को जानना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह ब्लैक होल और न्यूट्रॉन सितारों के पास काम करने वाली सटीक भौतिक प्रक्रिया को इंगित करने की अनुमति देगा। सामान्य तौर पर, सैद्धांतिक अध्ययनों में द्रव्यमान घनत्व, ऊर्जा घनत्व और दबाव जैसी जेट की थर्मोडायनामिक मात्राओं के बीच संबंध की संरचना की जानकारी नहीं होती है। ऐसे संबंध को जेट पदार्थ की स्थिति का समीकरण कहा जाता है।

आर्यभट्ट रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ ऑब्जर्वेशनल साइंसेज (ARIES), विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (DST), सरकार के एक स्वायत्त संस्थान के वैज्ञानिक। भारत के, ने एक सापेक्षतावादी समीकरण का उपयोग किया, जिसे जेट के वास्तविक विकास में सापेक्षतावादी प्लाज्मा की संरचना की भूमिका पर उनके द्वारा पहले के एक पेपर में आंशिक रूप से प्रस्तावित किया गया था।

इस शोध का नेतृत्व एआरआईईएस के राज किशोर जोशी और डॉ. इंद्रनील चट्टोपाध्याय ने किया और इसे एस्ट्रोफिजिकल जर्नल (एपीजे) में प्रकाशित किया गया है। लेखकों ने डॉ. चट्टोपाध्याय द्वारा पहले विकसित एक संख्यात्मक सिमुलेशन कोड को अपग्रेड किया, इलेक्ट्रॉनों, पॉज़िट्रॉन (धनात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन) और प्रोटॉन के मिश्रण से बने एस्ट्रोफिजिकल जेट की गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए उक्त समीकरण का उपयोग किया।

चित्र: विभिन्न प्लाज़्मा संरचना वाले जेट के लिए घनत्व रूपरेखा (ξ प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन संख्या घनत्व का अनुपात है)। जेट की प्रसार दिशा z (किलो पारसेक या kpc में) है और पार्श्व विस्तार रेडियल (r) दिशा में है। सभी मॉडलों (मॉडल A1-A4) के लिए प्रारंभिक पैरामीटर (प्रारंभिक लोरेन्ट्ज़ कारक 𝜸=10, जेट बीम का घनत्व ⍴=1.0, दबाव p=0.02) समान रखे गए हैं। जेट एक परिवेशी माध्यम में यात्रा कर रहा है जो जेट से 1000 गुना सघन है। फॉरवर्ड शॉक (FS), जेट-हेड या संपर्क असंततता (CD), रिवर्स शॉक (RS) और रीकॉलिमेशन शॉक (RCS) सतहों में से एक को चिह्नित किया गया है। ξ=0 (मॉडल A1) इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी जेट है, ξ=1.0 (मॉडल A4) इलेक्ट्रॉन-प्रोटॉन जेट है। इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जेट सबसे धीमा जेट है।

लेखकों ने दिखाया कि प्लाज्मा संरचना में परिवर्तन जेट के प्रसार वेग में अंतर लाता है, भले ही जेट के लिए प्रारंभिक पैरामीटर समान रहें। इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन से बने जेट, अपेक्षा के विपरीत, प्रोटॉन युक्त जेट की तुलना में सबसे धीमे पाए गए। प्रोटॉन इलेक्ट्रॉन या पॉज़िट्रॉन की तुलना में लगभग दो हज़ार गुना अधिक भारी होते हैं।

जेट की प्लाज्मा संरचना को समझना आवश्यक है क्योंकि प्लाज्मा संरचना में परिवर्तन जेट की आंतरिक ऊर्जा को बदलता है जो प्रसार गति में परिवर्तन में परिलक्षित होता है। इसके अलावा, प्लाज्मा संरचना जेट संरचनाओं को भी प्रभावित करती है जैसे कि रीकॉलिमेशन शॉक की संख्या और ताकत, रिवर्स शॉक का आकार और गतिशीलता इत्यादि। रीकॉलिमेशन शॉक जेट बीम में वे क्षेत्र हैं जो जेट बीम के बैकफ़्लोइंग मटीरियल के साथ इंटरेक्शन के कारण बनते हैं।

इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जेट अधिक स्पष्ट अशांत संरचनाएँ दिखाते हैं। इन संरचनाओं के विकास के परिणामस्वरूप जेट की गति में भी कमी आती है। अशांत संरचनाओं का निर्माण और विकास जेट की स्थिरता को प्रभावित करने के लिए जाना जाता है। इसलिए, प्लाज्मा संरचना भी जेट की दीर्घकालिक स्थिरता को प्रभावित कर सकती है।

प्रकाशन लिंक: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acc93d/meta

https://arxiv.org/abs/2303.17323

अधिक जानकारी के लिए, कृपया संपर्क करें: राज किशोर जोशी (raj[at]aries[dot]res[dot]in) और इंद्रनील चट्टोपाध्याय (indra[at]aries[dot]res[dot]in)

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