సుమారు 25 మిలియన్ కాంతి సంవత్సరాల దూరంలోని ప్రకాశవంతమైన ఎక్స్-రే మూలం NGC 4490 ULX-8పై 24 ఏళ్లలో తీసిన 39 చంద్ర, XMM-న్యూటన్, స్విఫ్ట్ పరిశీలనలను భారత ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు కలిపి విశ్లేషించారు; అది ఎడ్డింగ్టన్ పరిమితి వద్ద లేదా సమీపంలో ఆహారం తీసుకుంటున్న నక్షత్ర-ద్రవ్యరాశి కృష్ణబిలానికి సరిపోతుందని కనుగొన్నారు

భారతీయ సంస్థల్లోని పరిశోధకుల బృందం ఒక ప్రకాశవంతమైన మూలం గురించి 24 ఏళ్ల ఎక్స్-రే పరిశీలనలను ఒకే అధ్యయనంలో చేర్చింది. NGC 4490 ULX-8 అనే ఆ మూలం సుమారు 7.8 మెగాపార్సెక్‌ల దూరంలో (పత్రం స్వీకరించిన దూరం, సుమారు 25 మిలియన్ కాంతి సంవత్సరాలు) ఉన్న గెలాక్సీలో ఉంది; దాని కాంతి ఎడ్డింగ్టన్ పరిమితి వద్ద లేదా సమీపంలో ఆహారం తీసుకుంటున్న నక్షత్ర-ద్రవ్యరాశి కృష్ణబిలానికి సరిపోతుందని బృందం కనుగొంది. ఈ పని 2000 నుంచి 2024 మధ్య తీసిన 14 చంద్ర, 6 XMM-న్యూటన్, 19 స్విఫ్ట్-XRT పరిశీలనలను వాడింది. శాస్త్ర సాంకేతిక మంత్రిత్వ శాఖ దీనిని 2026 నవంబర్ 2న ప్రకటించింది, ఇది మంత్రిత్వ శాఖ ప్రకారం మంత్లీ నోటీసెస్ ఆఫ్ ది రాయల్ ఆస్ట్రోనామికల్ సొసైటీలో ప్రచురితమైంది.

రచయితలు తరంగ్ వశిష్ట్, అరు బేరి, తనుమాన్ ఘోష్, అమన్ ఉపాధ్యాయ్, విక్రమ్ రాణా; వారు IISER మొహాలీ, ఇండియన్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ ఆస్ట్రోఫిజిక్స్ (IIA), ఇంటర్-యూనివర్సిటీ సెంటర్ ఫర్ ఆస్ట్రానమీ అండ్ ఆస్ట్రోఫిజిక్స్ (IUCAA), రామన్ రీసెర్చ్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ (RRI) నుంచి పనిచేస్తున్నారు.

తన పరిమితిని మించి ప్రకాశించే మూలం

అతి ప్రకాశవంతమైన ఎక్స్-రే మూలం, అంటే ULX, గెలాక్సీ కేంద్రం వెలుపల ఉండే, సెకనుకు 10³⁹ ఎర్గ్‌లకు మించి వెలువరించే బిందువు వంటి ఎక్స్-రే వెలువరించే వస్తువు. ఇది సుమారు 10 సూర్యుల కృష్ణబిలం ఎడ్డింగ్టన్ పరిమితికి సమానమని పత్రం పేర్కొంటోంది. ULXను తోడు నక్షత్రం నుంచి వాయువును లాగుకునే న్యూట్రాన్ నక్షత్రం లేదా కృష్ణబిలంగా విడుదల వర్ణిస్తోంది; లోపలికి పడే వాయువు వేడెక్కి ఎక్స్-రేలను వెలువరిస్తుంది.

ఎడ్డింగ్టన్ పరిమితి అంటే కాంతి బయటకు తోసే బలం, వాయువుపై గురుత్వాకర్షణ లోపలికి లాగే బలంతో సమతుల్యం అయ్యే ప్రకాశం. ఇది వస్తువు ద్రవ్యరాశితో పెరుగుతుంది. అమెరికన్ ఫిజికల్ సొసైటీ ప్రచురించిన ఒక భౌతిక శాస్త్ర సమీక్ష దీనిని ఆదర్శీకరించిన గోళాకార నమూనా నుంచి వచ్చిన అంచనా నియమంగా పిలుస్తూ, కృష్ణబిలం దానిని మించగల మార్గాల్లో మందమైన డిస్కులు, జెట్‌లు, విలీనాలను జాబితా చేస్తోంది.

ULXల విషయంలో పత్రం రెండు అర్థాలను ఇస్తోంది. ఒకటి, సాధారణం కన్నా బరువైన కృష్ణబిలం. రెండోది, పెరుగుతున్న ఆధారాలు దీనివైపు ఉన్నాయని అది చెబుతుంది: వాయువు ప్రవాహాలు లేదా బీమింగ్ సాయంతో, పరిమితికి సమీపంలో లేదా పైన పదార్థాన్ని స్వీకరిస్తున్న నక్షత్ర-ద్రవ్యరాశి కృష్ణబిలం లేదా న్యూట్రాన్ నక్షత్రం. పల్సేషన్లు కనిపించినప్పుడు ప్రశ్న తేలిపోతుంది: పత్రం 10కి పైగా పల్సేట్ అయ్యే ULXలను లెక్కిస్తోంది, ప్రతి ఒక్కటి న్యూట్రాన్ నక్షత్రం. ULX-8లో అలాంటివి ఏవీ లేవు. కృష్ణబిలాలకు చేరే ఇతర మార్గాలు ఈవెంట్ హొరైజన్ టెలిస్కోప్, ఢీకొంటున్న కృష్ణబిలాల నుంచి గురుత్వ తరంగాలు గురించిన మా వ్యాసాల్లో ఉన్నాయి.

ఈ గెలాక్సీ జంట ఎందుకు, ఈ మూలం ఎందుకు

NGC 4490 ఒక చిన్న క్రమరహిత గెలాక్సీ NGC 4485తో పరస్పరం ప్రభావితమవుతున్న సర్పిల గెలాక్సీ. ఆ జంటలో సంవత్సరానికి సుమారు 4.7 సౌర ద్రవ్యరాశుల స్థిర నక్షత్ర నిర్మాణ రేటును పత్రం ఉటంకిస్తోంది. 2002లో టిమోతీ రాబర్ట్స్, సహచరులు నివేదించిన 20 కిలోసెకన్ల చంద్ర పరిశీలన అక్కడ ఆరు ULXలను కనుగొంది; వాటిలో ఐదు బహుశా కృష్ణబిల బైనరీలు, ఆరోది బహుశా సూపర్‌నోవా అవశేషం; అన్నీ నక్షత్రాలు ఏర్పడే ప్రాంతాల్లో ఉన్నాయని కూడా పేర్కొంది. 2008 కేటలాగ్ తర్వాత ఈ వ్యవస్థలోని ULXలకు 1 నుంచి 8 వరకు సంఖ్యలు ఇచ్చింది.

ULX-8 సాపేక్షంగా ఒంటరిగా ఉండటం వల్ల దీర్ఘకాల అధ్యయనానికి సరిపోయింది. ULX-1, 3, 4 ఎంత దగ్గరగా ఉన్నాయంటే మూలాల కలుషితం XMM-న్యూటన్ విశ్లేషణను క్లిష్టం చేస్తుంది; ULX-8 విషయంలో 19 ఆర్క్‌సెకన్ల వెడల్పు వరకు ఉన్న వృత్తం నుంచి దాని కాంతిని బృందం తీయగలిగింది. దీనిపై ముందటి పని, జేమ్స్ గ్లాడ్‌స్టోన్, రాబర్ట్స్ 2009 అధ్యయనంతో సహా, 2000 నుంచి 2004 వరకు నాలుగు చంద్ర, XMM-న్యూటన్ పరిశీలనలను వాడింది. కొత్త అధ్యయనంలోని 39 పరిశీలనల్లో 22 (XMM-న్యూటన్ నుంచి రెండు, చంద్ర నుంచి ఒకటి, స్విఫ్ట్ నుంచి మొత్తం 19) ఈ మూలానికి ఇంతకు ముందు అన్వేషించనివని పత్రం జాబితా చేస్తోంది.

మూడు టెలిస్కోప్‌ల నుంచి ముప్పై తొమ్మిది చూపులు

చంద్ర 1999 జూలై 23న, XMM-న్యూటన్ 1999 డిసెంబర్ 10న, స్విఫ్ట్ 2004 నవంబర్ 20న ప్రయోగించారు. స్విఫ్ట్ పాయింటింగ్‌లలో కొన్ని, ఒక చంద్ర పరిశీలన NGC 4490లోని సూపర్‌నోవా SN 2008axను లక్ష్యంగా చేసుకున్నాయని, అదే క్షేత్రంలో ULX-8ను పట్టుకున్నాయని పత్రం చెబుతోంది. స్విఫ్ట్ డేటాను కలుషితం చేయగల ఎక్స్-రే వెలువడటం సూపర్‌నోవా స్థానంలో లేదని బృందం పరిశీలించింది.

వాడిన మొదటి పరిశీలన 2000 నవంబర్ 3న చంద్రది. చివరిది 2024 మే 4న స్విఫ్ట్‌ది. ఉపయోగపడే ఎక్స్‌పోజర్ చాలా తక్కువగా ఉన్న రెండింటిని మినహాయించి అందుబాటులో ఉన్న ప్రతి చంద్ర, XMM-న్యూటన్ పరిశీలనను బృందం వాడింది; శబ్దానికి మూడు రెట్లకు పైగా మూలం కనిపించిన స్విఫ్ట్ పరిశీలనలను ఉంచింది, అలా 19 మిగిలాయి.

IIA ఫ్యాకల్టీ సభ్యునిగా విడుదల వర్ణించిన సహ రచయిత అరు బేరి, ఈ ఫలితాన్ని ఈ మూలంపై “ఇప్పటివరకు జరిగిన అతి సుదీర్ఘ ఎక్స్-రే అధ్యయనాల్లో ఒకటి” అని అన్నారు. పత్రం సొంత మాటల్లో ఇది ULX-8పై ఇప్పటివరకు జరిగిన అత్యంత విస్తృత పరిశోధన. పత్రం బేరి IISER మొహాలీ చిరునామాను మొదట, IIAను మూడోదిగా ఇస్తోంది. మొదటి రచయిత వశిష్ట్ IISER మొహాలీలో విద్యార్థి; ఈ పని RRIలోని విజిటింగ్ స్టూడెంట్ కార్యక్రమంలో మొదలైందని పత్రం కృతజ్ఞతల్లో ఉంది.

డేటా అంతా ప్రజా ఆర్కైవ్‌ల నుంచి వచ్చింది: నాసా HEASARC, ESA XMM-న్యూటన్ ఆర్కైవ్, చంద్ర డేటా ఆర్కైవ్. భారత సొంత ఎక్స్-రే అబ్జర్వేటరీ ఆస్ట్రోశాట్ ఈ విశ్లేషణలో భాగం కాదు.

24 ఏళ్ల కాంతి ఎలా కనిపించింది

ఈ మూలం మొత్తం కాలంలో అతి ప్రకాశవంతంగానే ఉంది. దాని ప్రకాశం అనేక సంవత్సరాల కాలమానాల్లో గణనీయంగా మారింది, ఒక్కో పరిశీలనలో మాత్రం స్వల్పంగానే. తక్కువ కాలమానాల్లో, 2020 నవంబర్ నుంచి 2021 ఆగస్టు వరకు సుమారు నెలకోసారి తీసిన చంద్ర శ్రేణిలో 3.73 (అటూ ఇటూ 1.04) రెట్లు, 2008 మార్చి, ఏప్రిల్ స్విఫ్ట్ డేటాలో 2.59 (అటూ ఇటూ 1.37) రెట్లు హెచ్చుతగ్గులను పత్రం కొలిచింది.

మార్పు పరిమాణం స్పెక్ట్రమ్‌కు అమర్చిన నమూనాపై ఆధారపడుతుంది. డిస్క్ నమూనా సెకనుకు సుమారు 2 నుంచి 5 సార్లు 10³⁹ ఎర్గ్‌ల ప్రకాశాలను ఇస్తుంది, పవర్-లా నమూనా సుమారు 3 నుంచి 20 సార్లు 10³⁹. 2022 డిసెంబర్ 1, 2024 మే 4 నాటి రెండు ఇటీవలి స్విఫ్ట్ పరిశీలనలు తీవ్రమైన పెరుగుదలను చూపుతున్నాయి: వందసెకన్లకు సుమారు 2.4, 2.8 కౌంట్లు, ముందటి 17 స్విఫ్ట్ పరిశీలనల్లో 0.65 నుంచి 1.5తో పోలిస్తే. ఇది ఆక్రీషన్ స్థితుల మధ్య మార్పును కాకుండా, వాయువు పడే రేటులో మార్పును ప్రతిబింబించవచ్చని రచయితలు అంటున్నారు.

స్పెక్ట్రా 1 నుంచి 2 కిలోఎలక్ట్రాన్‌వోల్ట్‌ల వద్ద గరిష్ఠాన్ని చేరే మృదువైన ఒకే వక్రం; విడిగా కఠిన లేదా మృదు భాగం లేదు. ఎక్స్-రే ఫోటాన్ల సంఖ్య శక్తితో ఎంత వేగంగా తగ్గుతుందో వివరించే ఫోటాన్ ఇండెక్స్ 0.9 నుంచి 2.7 వరకు ఉంది. డిస్క్ లోపలి అంచు ఉష్ణోగ్రతలు 1.0 నుంచి 1.6 కిలోఎలక్ట్రాన్‌వోల్ట్‌లుగా వస్తాయి.

మన సొంత గెలాక్సీలోని అనేక కృష్ణబిల బైనరీలు స్పష్టమైన కఠిన, మృదు స్థితుల మధ్య ఊగుతాయి; ఇది కాఠిన్యం-ప్రకాశం ప్లాట్‌పై లూపింగ్ మార్గంగా కనిపిస్తుంది. ULX-8 ఈ రెండింటి మధ్య స్పష్టమైన పరివర్తనను చూపదు. ఆక్రీషన్ స్థితుల మధ్య నాటకీయ పరివర్తనలు లేకపోవడంగా విడుదల దీనిని వర్ణిస్తోంది.

బృందం దీనిని కృష్ణబిలంగా ఎలా చదువుతోంది

రెండు వాదనలు ఒకే దిశలో చూపుతాయి. మొదటిది, మూలం కాఠిన్య నిష్పత్తి 0.84 నుంచి 3.04, దాని ఫోటాన్ ఇండెక్స్‌లు న్యూట్రాన్-నక్షత్ర ULXలు ఉండే రేఖాచిత్రంలోని కఠిన ప్రాంతం వెలుపల దానిని ఉంచుతాయి; దాని స్పెక్ట్రమ్ సూపర్-క్రిటికల్ ప్రవాహం నుంచి ఆశించే డిస్క్-ఆధిపత్య ఉద్గారానికి సరిపోతుందని పత్రం చెబుతోంది. రెండోది, అమర్చిన డిస్క్ పరిమాణాన్ని బృందం ద్రవ్యరాశిగా మార్చింది. నిజమైన కోణం తెలియనప్పుడు సాధారణంగా ఎంచుకునే 60 డిగ్రీల డిస్క్ వాలును ఊహిస్తే, ఫలితం తిరగని కృష్ణబిలానికి సుమారు 17 సూర్యులు, వేగంగా తిరిగే కృష్ణబిలానికి సుమారు 81. ఇవి వివరణాత్మక, నమూనా-ఆధారిత విలువలని రచయితలు అంటున్నారు.

పత్రంలోనే రెండు హెచ్చరికలు ఉన్నాయి. డిస్క్ ఉష్ణోగ్రతకు, ప్రకాశానికి మధ్య సంబంధం బలహీనంగా నిర్ధారితమైంది, థిన్-డిస్క్, స్లిమ్-డిస్క్ చిత్రాలు రెండింటికీ సరిపోతుంది; కాబట్టి అది ఆక్రీషన్ స్థితులను వేరు చేయలేదు. ప్రకాశం దూరంపై ఆధారపడుతుంది, ఇక్కడ దూరమే అనిశ్చితం: ప్రతి గెలాక్సీలోని నక్షత్రాలపై హబుల్ కొలతలు NGC 4490కి 6.5 మెగాపార్సెక్‌లు, NGC 4485కి 8.8 ఇస్తాయని, ఇవి దగ్గరి పరస్పర చర్యకు సరిపోవని పత్రం పేర్కొంది; అందుకే మునుపటి ఎక్స్-రే అధ్యయనాలతో పోల్చదగి ఉండేలా తుల్లీ-ఫిషర్ విలువ 7.8 మెగాపార్సెక్‌లనే ఉంచింది.

పరిమితి వద్ద, సమీపంలో లేదా దాటి

విడుదల తన ముగింపును రెండు విధాలుగా చెబుతోంది. ఒక పేరా ఫలితాలను, సంప్రదాయ ఎడ్డింగ్టన్ పరిమితిని మించిన రేట్లతో పదార్థాన్ని స్వీకరిస్తున్న కృష్ణబిలానికి బలమైన ఆధారంగా పిలుస్తుంది. తర్వాతి పేరా ULX-8 పరిమితి వద్ద లేదా సమీపంలో పదార్థాన్ని స్వీకరిస్తున్న నక్షత్ర-ద్రవ్యరాశి కృష్ణబిలమే అయ్యే అవకాశం ఎక్కువని చెబుతుంది. పత్రం సారాంశం రెండో రూపాన్ని వాడుతోంది: ఫలితాలు ఎడ్డింగ్టన్ పరిమితి వద్ద లేదా సమీపంలో పనిచేస్తున్న నక్షత్ర-ద్రవ్యరాశి కృష్ణబిలానికి అనుగుణంగా ఉన్నాయి. విడుదలను పునరావృతం చేసే IBG News కూడా “వద్ద లేదా సమీపంలో” అని ఇస్తోంది. ఈ వ్యాసం పత్రాన్ని అనుసరిస్తుంది.

తర్వాత ఏమిటి

రికార్డును పొడిగించగల రెండు పరికరాలను విడుదల పేర్కొంది: యూరోపియన్ స్పేస్ ఏజెన్సీ న్యూఅథీనా ఎక్స్-రే అబ్జర్వేటరీ, భారత్ ప్రతిపాదించిన XSat, దీనిని తదుపరి తరం టైమింగ్, స్పెక్ట్రోస్కోపీ మిషన్‌గా వర్ణించారు. ఈ వ్యాసం కోసం పరిశీలించిన వనరుల్లో XSat గురించి మరిన్ని వివరాలు లేవు. చాలా పని జరిగిన IIA, RRI రెండూ శాస్త్ర సాంకేతిక విభాగం కింద స్వయంప్రతిపత్తి గల సంస్థలు. న్యూఅథీనా మిషన్ పేజీ 2037లో ప్రయోగాన్ని ప్రణాళికగా ఇస్తోంది; ESA స్వీకరణ 2027కు లక్ష్యంగా ఉంది.