पल्सर

कैसे एक मृत तारा ब्रह्मांडीय प्रकाशस्तंभ बन जाता है

कदम-दर-कदम

शहर जितना बड़ा तारा

जब आठ सूर्यों से भारी कोई तारा मरता है, तो उसका केंद्रक ढहकर न्यूट्रॉन तारा बन जाता है: सूर्य के लगभग 1.4 गुना द्रव्यमान को लगभग 22 किमी व्यास की गेंद में समेटे हुए।

एक बड़ा तारा अपने केंद्र में हल्के परमाणुओं को जोड़कर भारी परमाणु बनाते हुए चमकता है। जब केंद्र लोहे में बदल जाता है तो यह आग बुझ जाती है, क्योंकि लोहे को जोड़ने से ऊर्जा नहीं मिलती। उसे थामने को कुछ नहीं बचता, और लगभग पृथ्वी जितना बड़ा केंद्र एक सेकंड से भी कम में अपने ही ऊपर ढह जाता है।

दबाव इतना ज़बरदस्त होता है कि इलेक्ट्रॉन प्रोटॉनों में धँस जाते हैं और उन्हें न्यूट्रॉन बना देते हैं। ढहना तभी रुकता है जब न्यूट्रॉन उतने ही कसकर भर जाते हैं जितने किसी परमाणु के नाभिक में होते हैं। तारे का बाक़ी हिस्सा एक सुपरनोवा में अंतरिक्ष में उछल जाता है, और पीछे न्यूट्रॉन तारा रह जाता है।

ब्लैक होल को छोड़कर इससे घना कुछ भी ज्ञात नहीं: न्यूट्रॉन तारे के पदार्थ का एक चीनी का टुकड़ा धरती के सभी लोगों के कुल वज़न जितना भारी होगा। इसका गुरुत्व प्रकाश को मोड़ देता है। इसके चारों ओर खिंचे हुए तारों का छल्ला इसके खिंचाव से मुड़ा तारों का प्रकाश है, और इसकी सतह का लगभग चार-पाँचवाँ हिस्सा एक साथ दिखता है।

घूमता हुआ चुंबक

ढहने से यह तेज़ी से घूमने लगा और इसका चुंबकीय क्षेत्र दबकर पृथ्वी के क्षेत्र से खरबों गुना प्रबल हो गया। इसके चुंबकीय ध्रुव घूर्णन अक्ष से झुके हुए हैं।

किसी स्केटर के बारे में सोचिए जो बाँहें सिकोड़ते ही और तेज़ घूमने लगता है। मरते तारे का केंद्र धीरे घूम रहा था, पर पृथ्वी जितने आकार से सिकुड़कर एक शहर जितना होते ही वह लाखों गुना तेज़ घूमने लगा। नए जन्मे न्यूट्रॉन तारे एक सेकंड में कई चक्कर लगा सकते हैं।

इस दबाव ने तारे के चुंबकीय क्षेत्र को भी बहुत छोटी जगह में समेट दिया, जिससे वह बेहद ताक़तवर हो गया। कुछ न्यूट्रॉन तारे, जिन्हें मैग्नेटार कहते हैं, इससे भी हज़ार गुना ताक़तवर हैं: ज्ञात सबसे शक्तिशाली चुंबक।

पृथ्वी की तरह, चुंबकीय ध्रुव वहाँ नहीं हैं जहाँ से घूर्णन अक्ष निकलता है। सफ़ेद टूटी रेखा वह अक्ष है जिस पर तारा घूमता है, और बैंगनी रेखा उसका चुंबकीय अक्ष, जो उससे झुका हुआ है। यही झुकाव तारे को प्रकाशस्तंभ बना देगा।

दो किरण-पुंज

चुंबकीय ध्रुवों के ऊपर, सतह से उखड़े कण क्षेत्र के साथ-साथ बाहर दौड़ते हैं और रेडियो तरंगों के दो संकरे किरण-पुंज छोड़ते हैं। रेडियो अदृश्य है, इसलिए यहाँ उसे हरे रंग में दिखाया गया है।

घूमता चुंबक बिजली बनाता है: बिजलीघरों के जनरेटर ऐसे ही काम करते हैं। न्यूट्रॉन तारा एक विशाल जनरेटर है। इसका घूमना खरबों वोल्ट का वोल्टेज पैदा करता है, जो इसकी सतह से इलेक्ट्रॉन और दूसरे आवेशित कणों को उखाड़ने के लिए काफ़ी है।

आवेशित कण सिर्फ़ चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के साथ-साथ चल सकते हैं, जैसे तार पर पिरोए मोती। हर चुंबकीय ध्रुव के ऊपर रेखाएँ अंतरिक्ष की ओर खुलती हैं, और वहाँ कण लगभग प्रकाश की गति से बाहर फेंके जाते हैं। रास्ते में वे एक संकरे शंकु में रेडियो तरंगें छोड़ते हैं: यही किरण-पुंज है। ठीक-ठीक वे यह कैसे करते हैं, यह एक पहेली है जिसे वैज्ञानिक अब भी सुलझा रहे हैं।

किरण-पुंजों की ऊर्जा तारे के घूमने से आती है, इसलिए हर पल्सर करोड़ों वर्षों में धीरे-धीरे धीमा होता जाता है। कुछ, जैसे क्रैब और वेला पल्सर, दृश्य प्रकाश, एक्स-किरणों और गामा किरणों में भी टिमटिमाते हैं।

ब्रह्मांडीय प्रकाशस्तंभ

तारा घूमता है तो इसके किरण-पुंज प्रकाशस्तंभ की तरह आकाश में घूमते हैं। हर बार जब कोई पुंज पृथ्वी से गुज़रता है, रेडियो दूरबीनें एक स्पंद पकड़ती हैं।

किरण-पुंज चुंबकीय ध्रुवों से जुड़े हैं, और ध्रुव झुके हुए हैं, इसलिए तारे के घूमने पर हर पुंज आकाश में एक घेरा बनाता है। तारा जलता-बुझता नहीं: प्रकाशस्तंभ के दीये की तरह यह हर समय चमकता है, और हमें चमक तभी दिखती है जब कोई पुंज हमारी ओर होता है।

सुनहरा तीर पृथ्वी की दिशा दिखाता है। पाठ के ऊपर की हरी रेखा वह रेडियो संकेत है जैसा पृथ्वी पर कोई रेडियो दूरबीन दर्ज करती है: जब पुंज कहीं और हों तो सपाट, और हर बार कोई पुंज हम पर से गुज़रे तो एक उछाल।

ज़्यादातर पल्सरों के पुंज कभी पृथ्वी को पार नहीं करते, इसलिए हम उन्हें बिल्कुल नहीं देख पाते। फिर भी 4,000 से ज़्यादा पल्सर खोजे जा चुके हैं, लगभग सभी हमारी अपनी आकाशगंगा में।

इसकी असली रफ़्तार

धीमा करके आप हर चक्कर देख सकते हैं। असल में वेला पल्सर प्रति सेकंड 11 चक्कर लगाता है, और अब तक का सबसे तेज़ ज्ञात पल्सर 716। देखने और सुनने के लिए कोई पल्सर चुनें।

अब तक घूमना धीमा करके दिखाया गया था ताकि आप उसे देख सकें। ऊपर का बटन धीमी गति और असली रफ़्तार के बीच बदलता है, और उसके बगल की सूची में चार असली पल्सर हैं: सबसे पहले खोजे गए पल्सर से, जो हर 1.34 सेकंड में एक चक्कर लगाता है, सबसे तेज़ ज्ञात पल्सर तक।

सबसे तेज़, PSR J1748−2446ad, एक सेकंड में 716 चक्कर लगाता है: इसकी भूमध्य रेखा प्रकाश की गति के लगभग पाँचवें हिस्से से घूमती है। इतने तेज़ पल्सर पुराने पल्सर होते हैं जिन्हें फिर से तेज़ किया गया। एक साथी तारे ने उन पर गैस उड़ेली और उन्हें और तेज़ घुमाता गया, जैसे कोई हाथ झूले वाले घोड़ों के चक्कर को धक्का देता है।

आवाज़ चालू होने पर आप फ़र्क़ सुन सकते हैं। धीमे पल्सर ढोल की तरह बजते हैं, तेज़ वाले भिनभिनाते हैं, और सैकड़ों स्पंदन प्रति सेकंड पर धमकें घुलकर एक संगीत का सुर बन जाती हैं।

प्रकाश बेलन

चुंबकीय क्षेत्र तारे में जड़ा है और उसके साथ घूमता है, जैसे पहिये की तीलियाँ। तीली पर जितना बाहर जाएँ, वह उतनी तेज़ चलती है, ठीक वैसे जैसे झूले का किनारा उसके बीच से तेज़ चलता है।

इसके भीतर क्षेत्र रेखाएँ घूमकर तारे पर लौट आती हैं, और उन पर के कण तारे के साथ घूमते हैं। जो रेखाएँ इससे आगे जातीं, वे बंद नहीं हो पातीं: वे खुलकर सर्पिल में पीछे छूटती जाती हैं और लगभग प्रकाश की गति से कणों की एक हवा ले जाती हैं। क्रैब पल्सर के चारों ओर यह हवा पूरी क्रैब नीहारिका को रोशन करती है, जो लगभग 11 प्रकाश-वर्ष चौड़ी है।

आकाश की घड़ियाँ

जोसलिन बेल बर्नेल ने 1967 में पहला पल्सर खोजा। पल्सर इतनी नियमितता से समय रखते हैं कि पायनियर और वॉयजर यानों पर बना 14 पल्सरों का नक्शा बताता है कि हमारा सूर्य कहाँ है।

1967 में कैम्ब्रिज की छात्रा जॉसलिन बेल बर्नेल ने एक रेडियो दूरबीन के काग़ज़ी रिकॉर्ड पर थोड़ी-सी “खरोंच” देखी, जिस दूरबीन को बनाने में उन्होंने ख़ुद हाथ बँटाया था: 1.34 सेकंड के अंतर पर स्पंदन, घड़ी जितने नियमित। टीम ने आधे मज़ाक़ में स्रोत का नाम LGM-1 रखा, यानी “little green men” (छोटे हरे आदमी), जब तक ऐसे और स्रोत नहीं मिले और पता नहीं चला कि ये घूमते न्यूट्रॉन तारे हैं।

इस खोज के लिए 1974 का नोबेल पुरस्कार उनके निरीक्षक एंटनी ह्यूइश को मिला, उन्हें नहीं। 2018 में उन्होंने 30 लाख डॉलर का ब्रेकथ्रू पुरस्कार जीता और पूरी राशि भौतिकी में कम प्रतिनिधित्व वाले समूहों के छात्रों की मदद के लिए दान कर दी।

सबसे तेज़ पल्सर लगभग परमाणु घड़ियों जितना सटीक समय रखते हैं। एक पल्सर के समय-मापन से 1992 में किसी दूसरे तारे के चारों ओर पहले ग्रह मिले। और 68 पल्सरों का 15 साल तक समय मापकर खगोलविदों ने 2023 में गुरुत्वीय तरंगों के संकेत पाए, यानी ख़ुद अंतरिक्ष में उठती लहरें, जो हमारी आकाशगंगा से गुज़र रही हैं।

पायनियर की पट्टिकाओं और वॉयेजर के रिकॉर्डों पर बना नक्शा सूर्य से देखे गए 14 पल्सरों की दिशा, दूरी और लय बताता है। पल्सर एकसमान रूप से धीमे होते हैं, इसलिए इसे पाने वाला न सिर्फ़ यह जान सकता है कि यान कहाँ से आए, बल्कि मोटे तौर पर यह भी कि वे कब निकले।