मैग्नेटार

ज्ञात सबसे शक्तिशाली चुंबक, और वह दिन जब एक ने पूरी आकाशगंगा के पार चमक बिखेरी

कदम-दर-कदम

एक शहर जितना बड़ा चुंबक

मैग्नेटार वह न्यूट्रॉन तारा है जिसका चुंबकीय क्षेत्र ज्ञात सबसे शक्तिशाली है। SGR 1806-20 का क्षेत्र लगभग 2×10¹⁵ गॉस है: पृथ्वी के क्षेत्र से चार हज़ार लाख करोड़ गुना।

न्यूट्रॉन तारा वह है जो किसी विशाल तारे का केंद्र ढह जाने पर बचता है: लगभग 24 किमी की गेंद में सूर्य का लगभग 1.4 गुना द्रव्यमान। अधिकांश के चुंबकीय क्षेत्र पृथ्वी के क्षेत्र से लगभग एक लाख करोड़ गुना होते हैं। लगभग 3,000 ज्ञात न्यूट्रॉन तारों में से लगभग 30 के क्षेत्र इससे भी सौ से हज़ार गुना शक्तिशाली हैं। उन्हें मैग्नेटार कहते हैं।

धनु तारामंडल में लगभग 28,000 प्रकाश-वर्ष दूर SGR 1806-20 सबसे शक्तिशाली में से एक है। उसका क्षेत्र लगभग 2×10¹⁵ गॉस है। पृथ्वी का आधा गॉस है, फ्रिज के चुंबक का लगभग सौ, और अब तक बने सबसे शक्तिशाली स्थिर चुंबक का, अमेरिका की नेशनल हाई मैग्नेटिक फ़ील्ड लैबोरेटरी में, 4,55,000।

मैग्नेटार के इतने पास परमाणु भी क्षेत्र की दिशा में पतली सुइयों में खिंच जाते हैं। 1,000 किमी दूर भी क्षेत्र कुछ अरब गॉस रहेगा, जो किसी भी जीवित प्राणी के परमाणुओं को विकृत करने के लिए काफ़ी है।

धीमा, थमता घूमना

अधिकांश युवा न्यूट्रॉन तारे एक सेकंड में कई बार घूमते हैं। मैग्नेटार धीरे घूमते हैं, हर 2 से 12 सेकंड में एक बार, क्योंकि उनके विशाल क्षेत्र ब्रेक की तरह काम करते हैं: तारा घूमता है तो उसका क्षेत्र आवेशित कणों को अंतरिक्ष में फेंकता है, और वे उसका घूमना साथ ले जाते हैं।

मुड़ा हुआ क्षेत्र

माना जाता है कि अंदर क्षेत्र और भी शक्तिशाली और उलझा हुआ है। बाहर की ओर राह बनाते हुए यह तारे के ऊपर की क्षेत्र-रेखाओं को मरोड़ता है और उस ठोस पपड़ी पर तनाव डालता है जिसमें वे जकड़ी हैं।

न्यूट्रॉन तारे की पपड़ी लगभग एक किलोमीटर मोटा ठोस खोल है, लोहे से भरपूर नाभिकों का जाल जो स्टील से कहीं मज़बूत है। चुंबकीय क्षेत्र इसमें से गुज़रता है और इसमें जकड़ा है।

माना जाता है कि मैग्नेटारों में क्षेत्र तारे के अंदर और भी शक्तिशाली और उलझा हुआ है। वर्षों में यह धीरे-धीरे बाहर की ओर बढ़ता है, पपड़ी को खींचता है और सतह के ऊपर लूप बनाती क्षेत्र-रेखाओं को मरोड़ता है। मुड़ी रेखाएँ विद्युत धाराएँ ले जाती हैं, और धाराएँ पपड़ी को गर्म करती हैं: मैग्नेटार एक्स-किरणों में उससे ज़्यादा चमकते हैं जितना उनके धीमे होते घूमने से मिल सकता है। उन्हें घूमना नहीं, उनका चुंबकत्व ऊर्जा देता है।

यहाँ दिखाया गया मरोड़ विचार समझाने के लिए बनाया गया है, जैसा प्रमुख व्याख्या कहती है (थॉम्पसन, ल्यूतिकोव और कुलकर्णी 2002)। क्षेत्र को स्वयं कोई नहीं देख सकता।

तारा-भूकंप

जब तनाव बहुत बढ़ जाता है तो पपड़ी में दरार पड़ जाती है। हर तारा-भूकंप क्षेत्र को झकझोरता है और लगभग एक सेकंड के दसवें हिस्से तक चलने वाला एक्स-किरणों और गामा किरणों का विस्फोट छोड़ता है।

मैग्नेटार सबसे पहले इन्हीं विस्फोटों से पहचाने गए। 1979 में उपग्रहों ने आकाश के एक ही स्थानों से आते छोटे, बार-बार होने वाले गामा किरण विस्फोट पकड़े, और उनके स्रोतों को सॉफ़्ट गामा रिपीटर कहा गया: SGR 1806-20 का SGR यही है।

एक सामान्य विस्फोट लगभग एक सेकंड के दसवें हिस्से तक चलता है और उतनी ऊर्जा छोड़ता है जितनी सूर्य दिनों से महीनों में देता है, ज़्यादातर एक्स-किरणों के रूप में। जागने पर एक मैग्नेटार हफ़्तों में सैकड़ों विस्फोट कर सकता है, फिर वर्षों तक शांत रह सकता है। सबसे मान्य व्याख्या यह है कि पपड़ी क्षेत्र के तनाव से टूटती है, जैसे भूकंप में ज़मीन, और उसके ऊपर की क्षेत्र-रेखाएँ झटके से नए आकार में आकर अपनी ऊर्जा छोड़ती हैं।

दरार और विस्फोट बनाए गए हैं, छह गुना धीमे करके।

विशाल विस्फोट

27 दिसंबर 2004 को SGR 1806-20 ने सब कुछ एक साथ छोड़ दिया। एक सेकंड के पाँचवें हिस्से तक, 28,000 प्रकाश-वर्ष दूर से, पृथ्वी से देखने पर वह पूर्णिमा के चाँद से भी तेज़ चमका: सौर मंडल के बाहर से देखी गई अब तक की सबसे तेज़ चमक।

विशाल विस्फोट पृथ्वी पर 21:30 UT पर पहुँचा। यह लगभग पूरा गामा किरणें था, आँखों से अदृश्य, पर एक सेकंड के पाँचवें हिस्से तक इसने पृथ्वी तक पूर्णिमा के प्रकाश से ज़्यादा ऊर्जा पहुँचाई (पामर व अन्य 2005)। इसने अंतरिक्ष के लगभग हर गामा किरण संसूचक को भर दिया और पृथ्वी के ऊपरी वायुमंडल, आयनमंडल, को भी विचलित कर दिया।

माना जाता है कि यह तब हुआ जब क्षेत्र का एक बड़ा हिस्सा, वर्षों से तनाव में, टूटकर एकाएक नए आकार में आ गया, और प्रकाश की गति के अच्छे-खासे अंश से पदार्थ का एक बादल फेंक दिया।

चमक गामा किरणें हैं, हल्के बैंगनी में बनाई गई, लगभग पाँच गुना धीमी करके।

स्पंदित पूँछ

चमक के बाद क्षेत्र द्वारा थामा गया आग का एक गोला लगभग छह मिनट चमका, हर बार तेज़ होता जब तारे का हर 7.56 सेकंड का चक्कर उसे हमारी ओर लाता।

पहली चमक एक सेकंड के पाँचवें हिस्से तक रही। उसके बाद एक हल्की चमक आई जो लगभग 380 सेकंड में बुझ गई, हर 7.56 सेकंड में बढ़ती-घटती: तारे का अपना चक्कर।

व्याख्या है फँसा हुआ आग का गोला: करोड़ों डिग्री पर इलेक्ट्रॉनों, पॉज़िट्रॉनों और गामा किरणों का एक गोला, जो सतह के ठीक ऊपर क्षेत्र के बंद लूपों में फँसा था। उसका अपना दबाव उसे पल भर में उड़ा देता; इतना शक्तिशाली क्षेत्र ही उसे थाम सकता है। बाहर से अंदर ठंडा होते हुए उसकी चमक बुझती गई, जबकि तारे का घूमना उसे पृथ्वी की ओर और फिर दूर ले जाता रहा।

यहाँ आग का गोला तारे के एक ओर बनाया गया है; उसका असली आकार ज्ञात नहीं है। पूँछ असल से लगभग चार गुना तेज़ चलती है।

तारा गूँज उठा

पूँछ में एक्स-किरणें स्थिर आवृत्तियों पर टिमटिमाईं, एक सेकंड में 18 से 1,840 बार: पपड़ी भूकंप से अब भी काँप रही थी, जैसे बजाई गई घंटी।

पूँछ की एक्स-किरणों का बारीकी से समय मापने वाले उपग्रहों ने उन्हें स्थिर आवृत्तियों पर टिमटिमाते पाया: एक सेकंड में 18, 26, 30, 92, 150, 625 और 1,840 बार (इज़राइल व अन्य 2005; स्ट्रोमायर और वॉट्स 2006)। ऐसा ही एक समूह 1998 में SGR 1900+14 के विशाल विस्फोट में भी मिला था।

ये उन तरीकों से मेल खाती हैं जिनसे न्यूट्रॉन तारे की पपड़ी आगे-पीछे मरोड़ खा सकती है, एक आधा दूसरे के विरुद्ध, ठीक वैसे जैसे भूकंपविज्ञानी भूकंप के बाद पृथ्वी की गूँज पढ़कर जानते हैं कि उसके भीतर क्या है। पहली बार किसी न्यूट्रॉन तारे के भीतर को इस तरह परखा जा सका।

ये आवृत्तियाँ ऐसे स्वर हैं जिन्हें हम सुन सकते हैं। ध्वनि चालू होने पर ये यहाँ स्वरों के रूप में बजती हैं; उनकी तीव्रता कल्पित है। पपड़ी का मरोड़ धीमा करके बनाया गया है ताकि आँख उसे देख सके।

भारी तत्व

विस्फोट ने पदार्थ भी फेंका। लगभग दस मिनट बाद गामा किरणों की एक धीमी चमक ने दिखाया कि उसमें नए बने भारी तत्व थे: पृथ्वी के द्रव्यमान का लगभग एक-तिहाई।

विस्फोट ने न्यूट्रॉनों से भरपूर पदार्थ का एक बादल प्रकाश की गति के अच्छे-खासे अंश से फेंका। पुराने आँकड़ों को फिर से देखते हुए खगोलविदों को गामा किरणों की एक बाद की, धीमी चमक मिली जो चमक के लगभग दस मिनट बाद सबसे तेज़ थी।

उसकी चमक और समय नए बने भारी नाभिकों के रेडियोधर्मी क्षय से मेल खाते हैं: न्यूट्रॉनों का तेज़ अवशोषण, r-प्रक्रिया, जो सोना, प्लैटिनम और यूरेनियम बनाती है। सूर्य के द्रव्यमान का लगभग दस लाखवाँ हिस्सा बना, पृथ्वी का एक-तिहाई (पटेल व अन्य 2025)। ऐसे विशाल विस्फोट आकाशगंगा के सबसे भारी तत्वों का एक से दस प्रतिशत तक बना सकते हैं; बाक़ी का अधिकांश न्यूट्रॉन तारों की टक्कर से आता है।

बादल को सुनहरी चमकती परत के रूप में बनाया गया है; उसका असली आकार ज्ञात नहीं है।

हमारी आकाशगंगा से एक रेडियो विस्फोट

28 अप्रैल 2020 को एक और मैग्नेटार, SGR 1935+2154, ने एक्स-किरणों का विस्फोट और एक हज़ारवें सेकंड से भी छोटी रेडियो तरंगों की चमक छोड़ी: आकाशगंगा के भीतर से देखा गया पहला तेज़ रेडियो विस्फोट।

तेज़ रेडियो विस्फोट रेडियो तरंगों की चमकें हैं जो सेकंड के कुछ हज़ारवें हिस्सों तक चलती हैं, पहली बार 2007 में मिलीं। हज़ारों देखी गई हैं, लगभग सभी दूसरी आकाशगंगाओं से, और उन्हें कौन बनाता है यह रहस्य था।

28 अप्रैल 2020 को दो रेडियो दूरबीनों, कनाडा के CHIME और अमेरिका के STARE2, ने लगभग 30,000 प्रकाश-वर्ष दूर SGR 1935+2154 से एक विस्फोट पकड़ा, ठीक उसी पल जब उससे एक्स-किरणों का विस्फोट आया। वह सेकंड के 29 हज़ारवें हिस्से के अंतर पर दो चमकों के रूप में आया। किसी दूसरी आकाशगंगा से वह एक धीमे तेज़ रेडियो विस्फोट जैसा दिखता: उन दूर की चमकों में से कम से कम कुछ मैग्नेटारों से आती हैं।

रेडियो तरंगें अदृश्य हैं; यहाँ वे हरे रंग में बनाई गई हैं, लगभग तीस गुना धीमी करके।

धीरे-धीरे बुझना

मैग्नेटार युवा होते हैं: उनके क्षेत्र लगभग 10,000 वर्षों में घिस जाते हैं। फिर विस्फोट रुक जाते हैं, और तारा एक शांत न्यूट्रॉन तारे के रूप में जीता रहता है।

लगभग 30 मैग्नेटार ज्ञात हैं, सभी आकाशगंगा में या उसकी साथी बड़े मैगेलैनिक बादल में। वे युवा तारा-गुच्छों और सुपरनोवा के अवशेषों के पास मिलते हैं, और कुछ ही कुछ हज़ार वर्ष से पुराने हैं। एक, 16,000 प्रकाश-वर्ष दूर वेस्टरलुंड 1 गुच्छ में, सूर्य से लगभग 40 गुना द्रव्यमान वाले तारे से जन्मा।

जैसे-जैसे क्षेत्र क्षीण होता है और अपने मरोड़ छोड़ता है, वह तारे को गर्म करता है और विस्फोटों को ऊर्जा देता है। लगभग दस हज़ार वर्षों के बाद पपड़ी तोड़ने लायक़ क्षेत्र नहीं बचता। मैग्नेटार धीमा होता है, ठंडा होता है और हमारी आकाशगंगा में भरे माने जाने वाले करोड़ों शांत न्यूट्रॉन तारों में से एक बनकर बुझ जाता है।

इस कहानी के पिंड

न्यूट्रॉन तारा