क्वेकिंग दिग्गज तारकीय चुंबकत्व के रहस्यों को सुलझा सकते हैं | क्वांटा पत्रिका

हमारा ग्रह बर्बाद हो गया है। कुछ अरब वर्षों में, सूर्य अपना हाइड्रोजन ईंधन समाप्त कर लेगा और एक लाल विशालकाय तारा में बदल जाएगा - एक तारा इतना बड़ा कि वह झुलस जाएगा, काला हो जाएगा और आंतरिक ग्रहों को निगल जाएगा।

जबकि लाल दिग्गज ग्रहों के लिए बुरी खबर हैं, वे खगोल भौतिकीविदों के लिए अच्छी खबर हैं। उनके दिलों में नवोदित प्रोटोस्टार से लेकर ज़ोंबी सफेद बौनों तक, तारकीय पिंडों की एक श्रृंखला को समझने की कुंजी है, क्योंकि उनके भीतर एक अदृश्य शक्ति निहित है जो एक तारे की नियति को आकार दे सकती है: चुंबकीय क्षेत्र।

तारों की सतह के पास चुंबकीय क्षेत्र अक्सर अच्छी तरह से चित्रित होते हैं, लेकिन उनके कोर में क्या हो रहा है यह ज्यादातर अज्ञात है। यह बदल रहा है, क्योंकि लाल दानव तारे के भीतर गहराई से चुंबकत्व का अध्ययन करने के लिए विशिष्ट रूप से उपयुक्त हैं। वैज्ञानिक तारा भूकंप - तारे की सतह पर सूक्ष्म दोलन - का उपयोग तारकीय आंतरिक भाग के लिए एक पोर्टल के रूप में करते हैं।

"लाल दिग्गजों में ये दोलन होते हैं जो आपको बहुत संवेदनशील तरीके से कोर की जांच करने की अनुमति देते हैं," कहा टिम बेडिंगसिडनी विश्वविद्यालय में एक तारामंडलविज्ञानी, जो लाल विशाल तारों का अध्ययन करता है।

पिछले साल, टूलूज़ विश्वविद्यालय की एक टीम ने उन दोलनों को डिकोड किया और भीतर के चुंबकीय क्षेत्रों को मापा लाल दिग्गजों की तिकड़ी. इस साल की शुरुआत में, वही टीम चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाया आगे 11 लाल दिग्गजों के अंदर। साथ में, अवलोकनों से पता चला कि दिग्गजों के दिल अपेक्षा से अधिक रहस्यमय हैं।

किसी तारे के हृदय के करीब, चुंबकीय क्षेत्र तारे के आंतरिक भाग में रासायनिक मिश्रण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जो बदले में तारे के विकास को प्रभावित करता है। तारकीय मॉडलों को परिष्कृत करके और आंतरिक चुंबकत्व को शामिल करके, वैज्ञानिक तारकीय आयु की अधिक सटीक गणना करने में सक्षम होंगे। इस तरह के माप संभावित रूप से रहने योग्य दूर स्थित ग्रहों की आयु निर्धारित करने और आकाशगंगा निर्माण की समयसीमा निर्धारित करने में मदद कर सकते हैं।

"हम तारकीय मॉडलिंग में चुंबकत्व को शामिल नहीं करते हैं," कहा लिसा बगनेटऑस्ट्रिया के विज्ञान और प्रौद्योगिकी संस्थान के एक खगोल भौतिकीविद्, जिन्होंने लाल दिग्गजों के अंदर चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन करने के लिए तरीके विकसित किए। "यह पागलपन है, लेकिन ऐसा नहीं है क्योंकि हमें नहीं पता कि यह कैसा दिखता है [या] यह कितना मजबूत है।"

सूर्य में घूरें

किसी तारे के हृदय की जांच करने का एकमात्र तरीका एस्टेरोसिज़्मोलॉजी है, जो तारकीय दोलनों का अध्ययन है।

उसी तरह जिस तरह पृथ्वी के आंतरिक भाग से तरंगित होने वाली भूकंपीय तरंगों का उपयोग ग्रह के भूमिगत परिदृश्य को मैप करने के लिए किया जा सकता है, तारकीय दोलन तारे के अंदरूनी हिस्से में एक खिड़की खोलते हैं। तारे अपने प्लाज्मा मंथन के रूप में दोलन करते हैं, जिससे तरंगें उत्पन्न होती हैं जो तारे की आंतरिक संरचना और घूर्णन के बारे में जानकारी ले जाती हैं। बगनेट इस प्रक्रिया की तुलना घंटी बजाने से करता है - घंटी का आकार और आकार एक विशिष्ट ध्वनि उत्पन्न करता है जो घंटी के गुणों को प्रकट करता है।

भूकंप के दिग्गजों का अध्ययन करने के लिए, वैज्ञानिक नासा के ग्रह-शिकार के डेटा का उपयोग करते हैं केपलर दूरबीन, जिसने वर्षों तक 180,000 से अधिक तारों की चमक की निगरानी की। इसकी संवेदनशीलता ने खगोल भौतिकीविदों को तारकीय दोलनों से जुड़े तारे के प्रकाश में सूक्ष्म परिवर्तनों का पता लगाने की अनुमति दी, जो तारे की त्रिज्या और चमक दोनों को प्रभावित करते हैं।

लेकिन तारकीय दोलनों को डिकोड करना मुश्किल है। वे दो मूल स्वादों में आते हैं: ध्वनिक दबाव मोड (पी-मोड), जो ध्वनि तरंगें हैं जो तारे के बाहरी क्षेत्रों से गुजरती हैं, और गुरुत्वाकर्षण मोड (जी-मोड), जो आवृत्ति में कम हैं और ज्यादातर कोर तक ही सीमित हैं। . हमारे सूर्य जैसे सितारों के लिए, पी-मोड उनके अवलोकनीय दोलनों पर हावी होते हैं; उनके जी-मोड, जो आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित होते हैं, पता लगाने के लिए बहुत कमजोर हैं और तारे की सतह तक नहीं पहुंच सकते हैं।

2011 में, केयू ल्यूवेन खगोलशास्त्री पॉल बेक और उनके सहकर्मी केप्लर डेटा का उपयोग किया गया यह दिखाने के लिए कि लाल दिग्गजों में, पी-मोड और जी-मोड परस्पर क्रिया करते हैं और एक मिश्रित मोड के रूप में जाना जाता है। मिश्रित मोड वह उपकरण है जो किसी तारे के हृदय की जांच करता है - वे खगोलविदों को जी-मोड दोलन देखने की अनुमति देते हैं - और वे केवल लाल विशाल सितारों में ही पता लगाने योग्य होते हैं। मिश्रित मोड के अध्ययन से पता चला कि लाल विशाल कोर तारे के गैसीय आवरण की तुलना में बहुत धीमी गति से घूमते हैं, जो कि खगोल भौतिकीविदों की भविष्यवाणी के विपरीत है।

यह एक आश्चर्य था - और एक संभावित संकेत था कि उन मॉडलों में कुछ महत्वपूर्ण चीज़ गायब थी: चुंबकत्व।

तारकीय समरूपता

पिछले साल, गैंग लीकेयू ल्यूवेन में अब एक क्षुद्रग्रहविज्ञानी, केप्लर के दिग्गजों की खोज में लग गया। वह एक मिश्रित-मोड सिग्नल की खोज कर रहा था जो एक लाल विशाल के कोर में चुंबकीय क्षेत्र को रिकॉर्ड करता था। उन्होंने कहा, "आश्चर्यजनक रूप से, मुझे वास्तव में इस घटना के कुछ उदाहरण मिले।"

आमतौर पर, लाल दिग्गजों में मिश्रित-मोड दोलन लगभग लयबद्ध रूप से होते हैं, जिससे एक सममित संकेत उत्पन्न होता है। बगनेट और अन्य के पास था भविष्यवाणी चुंबकीय क्षेत्र उस समरूपता को तोड़ देगा, लेकिन ली की टीम तक कोई भी उस मुश्किल अवलोकन को करने में सक्षम नहीं था।

ली और उनके सहयोगियों को एक विशाल तिकड़ी मिली जो पूर्वानुमानित विषमताओं को प्रदर्शित करती थी, और उन्होंने गणना की कि प्रत्येक तारे का चुंबकीय क्षेत्र था अप करने के लिए "एक सामान्य फ्रिज चुंबक की ताकत 2,000 गुना" - मजबूत, लेकिन भविष्यवाणियों के अनुरूप।

हालाँकि, तीन लाल दिग्गजों में से एक ने उन्हें आश्चर्यचकित कर दिया: इसका मिश्रित-मोड सिग्नल पिछड़ा हुआ था। “हम थोड़े हैरान थे,” कहा सेबेस्टियन देहुवेल्स, एक अध्ययन लेखक और टूलूज़ में एक खगोल भौतिकीविद्। देहुवेल्स का मानना ​​है कि इस परिणाम से पता चलता है कि तारे का चुंबकीय क्षेत्र उसकी तरफ झुक गया है, जिसका अर्थ है कि तकनीक चुंबकीय क्षेत्र के अभिविन्यास को निर्धारित कर सकती है, जो तारकीय विकास के मॉडल को अद्यतन करने के लिए महत्वपूर्ण है।

देहुवेल्स के नेतृत्व में एक दूसरे अध्ययन में 11 लाल दिग्गजों के कोर में चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाने के लिए मिश्रित-मोड एस्टेरोसिज्मोलॉजी का उपयोग किया गया। यहां, टीम ने पता लगाया कि उन क्षेत्रों ने जी-मोड के गुणों को कैसे प्रभावित किया - जो, डेहुवेल्स ने नोट किया, लाल दिग्गजों से आगे बढ़ने और सितारों में चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाने का एक तरीका प्रदान कर सकता है जो उन दुर्लभ विषमताओं को नहीं दिखाते हैं। लेकिन पहले "हम लाल दिग्गजों की संख्या का पता लगाना चाहते हैं जो इस व्यवहार को दिखाते हैं और इन चुंबकीय क्षेत्रों के गठन के लिए विभिन्न परिदृश्यों से उनकी तुलना करते हैं," डेहुवेल्स ने कहा।

सिर्फ एक संख्या नहीं

तारों के अंदरूनी हिस्सों की जांच करने के लिए स्टारक्वेक का उपयोग करने से तारकीय विकास में "पुनर्जागरण" शुरू हुआ, ऐसा कहा गया कोनी एर्ट्स, केयू ल्यूवेन में एक खगोल भौतिकीविद्।

पुनर्जागरण का सितारों और ब्रह्मांड में हमारे स्थान के बारे में हमारी समझ पर दूरगामी प्रभाव है। अब तक, हम केवल एक तारे - हमारे सूर्य - की सही उम्र जानते हैं, जिसे वैज्ञानिकों ने उस दौरान बने उल्कापिंडों की रासायनिक संरचना के आधार पर निर्धारित किया था। सौरमंडल का जन्म. ब्रह्मांड में हर दूसरे तारे के लिए, हमने केवल घूर्णन और द्रव्यमान के आधार पर आयु का अनुमान लगाया है। आंतरिक चुंबकत्व जोड़ें, और आपके पास अधिक सटीकता के साथ तारकीय आयु का अनुमान लगाने का एक तरीका है।

और उम्र सिर्फ एक संख्या नहीं है, बल्कि एक उपकरण है जो ब्रह्मांड के बारे में कुछ सबसे गहन सवालों के जवाब देने में मदद कर सकता है। अलौकिक जीवन की खोज करें। 1992 के बाद से, वैज्ञानिकों ने 5,400 से अधिक एक्सोप्लैनेट देखे हैं। अगला कदम उन दुनियाओं को चिह्नित करना और यह निर्धारित करना है कि क्या वे जीवन के लिए उपयुक्त हैं। इसमें ग्रह की आयु जानना भी शामिल है। डेहुवेल्स ने कहा, "और इसकी उम्र जानने का एकमात्र तरीका मेजबान सितारे की उम्र जानना है।"

एक अन्य क्षेत्र जिसके लिए सटीक तारकीय युग की आवश्यकता होती है वह है गैलेक्टिक पुरातत्व, आकाशगंगाओं को कैसे इकट्ठा किया जाता है इसका अध्ययन। उदाहरण के लिए, आकाशगंगा ने अपने विकास के दौरान छोटी आकाशगंगाओं को निगल लिया; खगोलभौतिकीविद् यह जानते हैं क्योंकि तारों में रासायनिक प्रचुरता उनके वंश का पता लगाती है। लेकिन उनके पास इसकी कोई अच्छी समयरेखा नहीं है कि ऐसा कब हुआ - अनुमानित तारकीय आयु पर्याप्त सटीक नहीं हैं।

"वास्तविकता यह है कि, कभी-कभी हम तारकीय युग में 10 गलत का कारक होते हैं," एर्ट्स ने कहा।

तारकीय हृदयों के भीतर चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन अभी भी प्रारंभिक अवस्था में है; जब यह समझने की बात आती है कि तारे कैसे विकसित होते हैं तो बहुत सी बातें अज्ञात हैं। और एर्ट्स के लिए, इसमें सुंदरता है।

उन्होंने कहा, "प्रकृति हमसे कहीं अधिक कल्पनाशील है।"

इस कहानी के लिए जैक्सन रयान की यात्रा को आंशिक रूप से आईएसटीए साइंस जर्नलिस्ट इन रेजिडेंस प्रोग्राम द्वारा वित्त पोषित किया गया था।