टूटकर बिखरता तारा

कैसे एक ब्लैक होल बहुत पास आ गए तारे को चीर डालता है, और किसी आकाशगंगा के केंद्र को जगमगा देता है

कदम-दर-कदम

एक तारा पास आता है

लगभग हर बड़ी आकाशगंगा के केंद्र में एक विशाल ब्लैक होल होता है। आकाशगंगा (मिल्की वे) का ब्लैक होल, सैजिटेरियस A*, सूर्य से चालीस लाख गुना भारी है; यह वाला दस लाख गुना है, जो तारों को चीरते हुए पकड़े गए ब्लैक होलों के लिए सामान्य है। ऐसे होलों के चारों ओर तारे अपनी-अपनी कक्षाओं में मंडराते हैं, और कभी-कभी दो तारे इतने पास से गुज़रते हैं कि उनमें से एक ऐसे रास्ते पर फेंक दिया जाता है जो सीधे होल की ओर जाता है।

होल अपने द्रव्यमान के हिसाब से छोटा है। उसका घटना क्षितिज, यानी वह सतह जिसके भीतर से प्रकाश भी बाहर नहीं निकलता, सूर्य से लगभग चार गुना चौड़ा है। उसका गुरुत्व पीछे के तारों के प्रकाश को मोड़ देता है, इसीलिए उसकी काली छाया के चारों ओर आकाश टेढ़ा-मेढ़ा दिखता है।

टूटी रेखा वाला वलय ज्वारीय त्रिज्या है। इसके बाहर तारे का अपना गुरुत्व उसे जोड़े रखता है। इसके भीतर कुछ भी नहीं रख पाता।

खिंचा हुआ

होल तारे के पास वाले हिस्से को दूर वाले हिस्से से ज़्यादा ज़ोर से खींचता है। ज्वारीय त्रिज्या के पास यह अंतर, यानी ज्वार, तारे के अपने गुरुत्व जितना ताकतवर हो जाता है, और तारा लंबा खिंच जाता है।

ज्वार सिर्फ़ ब्लैक होलों की बात नहीं है। चंद्रमा पृथ्वी के महासागरों में ज्वार उठाता है, क्योंकि वह पृथ्वी के अपनी ओर वाले हिस्से को ज़्यादा ज़ोर से खींचता है। यहाँ खिंचाव दूरी के साथ इतनी तेज़ी से बदलता है कि एक तारे की चौड़ाई भर में यह अंतर तारे के अपने गुरुत्व से भी बढ़ जाता है।

खगोलविद इसे स्पैगेटीफ़िकेशन कहते हैं, क्योंकि जो कुछ भी भीतर गिरता है वह लंबा और पतला खिंच जाता है। दस लाख सूर्यों जितने ब्लैक होल के लिए, सूर्य जैसा तारा इस बिंदु पर होल से लगभग 7 करोड़ किमी दूर पहुँचता है: पृथ्वी से सूर्य की आधी दूरी, और अभी भी क्षितिज से बहुत बाहर।

यह तेज़ी से होता है। दसियों हज़ार किलोमीटर प्रति सेकंड की रफ़्तार से भागता तारा ज्वारीय त्रिज्या से अपने सबसे पास वाले बिंदु तक पहुँचने में सिर्फ़ लगभग 18 मिनट लेता है।

चिथड़े-चिथड़े

कुछ भी फटता नहीं। तारा बस एक चीज़ नहीं रह जाता: उसकी गैस पहले वाली रफ़्तार बनाए रखती है, पर हर हिस्सा होल से थोड़ी अलग दूरी पर है, इसलिए हर हिस्सा थोड़ी अलग कक्षा पर चलता है। पास से गुज़रते हुए चपटा होकर और फिर खिंचकर, तारा एक लंबी, पतली धारा बन जाता है।

जो हिस्सा होल के ज़्यादा पास था, वह बच निकलने के लिए ज़रा धीमा है, और अब होल से बँध गया है। दूर वाला हिस्सा ज़रा तेज़ है, और कभी लौटकर नहीं आएगा। यही छोटा-सा अंतर आगे की हर बात तय करता है।

कंप्यूटर सिमुलेशन दिखाते हैं कि पूरा तारा कुछ ही घंटों में उधड़ जाता है।

गैस की एक नदी

कुछ ही दिनों में धारा पृथ्वी से सूर्य की दूरी से भी लंबी हो जाती है। उसका बँधा हुआ आधा हिस्सा, जो होल के पास है, धीमा हो रहा है और वापस गिरेगा; दूसरा आधा हमेशा के लिए दूर जा रहा है।

धारा पतली बनी रहती है, क्योंकि तारे से हज़ारों गुना लंबी खिंच जाने पर भी उसका अपना गुरुत्व उसे अगल-बगल से थामे रखता है। फैलते हुए उसकी गैस ठंडी होती जाती है, इसलिए असली धारा धुँधली होती है। दूरबीनें उसे देख नहीं पातीं, पर सिमुलेशन उसका बारीकी से पीछा करते हैं।

गैस कैसे बँटती है, यह इस पर निर्भर है कि हर हिस्सा कितनी ऊर्जा लेकर गया: तारे में जो हिस्सा होल के जितना पास था, वह उतनी मज़बूती से बँधा है। सबसे मज़बूती से बँधी गैस ऐसी कक्षा पर है जो उसे लौटने से पहले पृथ्वी-सूर्य की दूरी के लगभग 46 गुना तक ले जाती है।

टूटी रेखा वाला वलय उसी पैमाने पर बनी पृथ्वी की कक्षा है।

आधा उड़ जाता है

भागती गैस तारे का आधा द्रव्यमान आकाशगंगा में ले जाती है। हज़ारों किलोमीटर प्रति सेकंड की रफ़्तार से वह करोड़ों वर्षों तक तारों के बीच भटकती रहेगी: गैस का एक पतला चाप, जो कभी एक सूर्य था।

बँधी गैस होल के चारों ओर लंबी, पतली कक्षाओं में है, जैसे सूर्य के चारों ओर धूमकेतु। जो गैस होल के सबसे पास थी, उसकी कक्षा सबसे छोटी है और वही सबसे पहले लौटती है; बाकी महीनों और वर्षों तक आती रहती है, हर बार पहले से कम।

टूटी रेखा वाला वलय पैमाने पर नेपच्यून की कक्षा है। धारा जल्द ही हमारे पूरे ग्रह तंत्र के आकार से बहुत आगे तक फैल जाती है।

वापसी

न्यूटन के गुरुत्व में कक्षा अपने आप में बंद हो जाती है। ब्लैक होल के पास नहीं: आइंस्टाइन का सिद्धांत हर कक्षा को थोड़ा और आगे घुमा देता है, जैसे सूर्य के चारों ओर बुध की कक्षा, बस यहाँ हर चक्कर में बाल भर नहीं, बल्कि लगभग 23 डिग्री।

इसलिए जो गैस अभी-अभी होल के चारों ओर घूमी है, वह थोड़ी अलग रेखा पर फिर बाहर निकलती है और अभी भी गिर रही धारा से टकराती है, पृथ्वी-सूर्य की दूरी से लगभग 16 गुना दूर। टक्कर गैस को गरम करती है और उसकी रफ़्तार छीन लेती है, और धीरे-धीरे वह होल के चारों ओर एक गरम, घूमती डिस्क में जम जाती है।

लौटती गैस ठीक-ठीक कैसे डिस्क बनती है, इसका अध्ययन अभी भी खगोल विज्ञान के कुछ सबसे बड़े सिमुलेशनों से हो रहा है।

चमक

दूरबीनें ऐसी चमक को किसी शांत आकाशगंगा के ठीक केंद्र में अचानक उभरी रोशनी के रूप में पकड़ती हैं। 2019 में 21.5 करोड़ प्रकाश-वर्ष दूर की एक आकाशगंगा में मिला AT2019qiz अब तक का सबसे पास वाला है; यहाँ चमक की रोशनी और तापमान उसके मापे हुए मान हैं, पर उसका समय सबसे सरल मॉडल से लिया गया है।

इसका दिखने वाला प्रकाश होल के चारों ओर गरम गैस के एक बादल से आता है, जो पृथ्वी की कक्षा से दसियों गुना चौड़ा है, जिसे चमक ने बाहर फेंका है और जो भीतर से रोशन है। डिस्क खुद, और भीतर, ज़्यादातर पराबैंगनी प्रकाश और एक्स-किरणों में चमकती है।

होल के पास उसका गुरुत्व डिस्क के प्रकाश को मोड़ देता है, इसलिए डिस्क का दूर वाला हिस्सा काली छाया के ऊपर और नीचे दिखता है।

फीका पड़ना

हर दिन कम गैस लौटती है, इसलिए चमक फीकी पड़ती जाती है, जैसा ग्राफ़ दिखाता है। कुछ ही वर्षों में वह लगभग ख़त्म हो जाती है, और ब्लैक होल फिर शांत हो जाता है।

लौटने वाली गैस इस तरह घटती है जो धारा की ऊर्जा के बँटवारे से निकलता है: दर समय की घात ऋण पाँच-तिहाई की तरह गिरती है। कई चमकों का प्रकाश ठीक इसी तरह फीका पड़ता है, जो इस बात के सबसे साफ़ संकेतों में से एक है कि ये सचमुच चिथड़े होते तारे हैं।

तारे का लगभग आधा हिस्सा वापस गिरता है। उसका कुछ हिस्सा निगल लिया जाता है और बहुत-सा गर्मी से फिर उड़ा दिया जाता है। होल एक सूर्य का एक अंश भर पाता है: दस लाख गुना भारी चीज़ के लिए यह लगभग कोई बदलाव नहीं।

हमारी जैसी आकाशगंगा में ऐसा लगभग हर 10,000 से 1,00,000 वर्ष में एक बार होता है। देखने को इतनी आकाशगंगाएँ हैं कि सर्वे दूरबीनें अब हर साल दर्जनों ढूँढ लेती हैं, और चिली की वेरा सी. रुबिन वेधशाला से हज़ारों ढूँढने की उम्मीद है।