ન્યૂયોર્ક: દાયકાઓથી ખગોળશાસ્ત્રીઓ આપણા વિશાળ બ્રહ્માંડમાં સોના જેવા અત્યંત ભારે તત્વોની અલૌકિક ઉત્પત્તિના સ્ત્રોતોને ઉકેલવા માટે અથાગ પ્રયત્નો કરી રહ્યા છે. હવે, આ દિશામાં એક મહત્વપૂર્ણ સફળતા મળી છે. આર્કાઇવલ સ્પેસ મિશનના ડેટામાં અગાઉ ન સમજાયેલા સંકેતોના ઊંડા વિશ્લેષણ પર આધારિત એક નવું સંશોધન સૂચવે છે કે મેગ્નેટાર્સ, એટલે કે અત્યંત પ્રબળ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ધરાવતા ન્યુટ્રોન તારાઓ, આ કોસ્મિક સોનાના નિર્માણમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવી શકે છે. આ શોધ બ્રહ્માંડમાં જટિલ દ્રવ્યની ઉત્પત્તિના મૂળભૂત કોયડાને ઉકેલવામાં એક નવું પરિમાણ ઉમેરે છે.
વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે હાઇડ્રોજન અને હિલીયમ જેવા હળવા તત્વો અને લિથિયમની થોડી માત્રા પણ 13.8 અબજ વર્ષો પહેલાં બિગ બેંગ પછી શરૂઆતમાં અસ્તિત્વમાં હતા. પછી, વિસ્ફોટ કરતા તારાઓએ લોખંડ જેવા ભારે તત્વો છોડ્યા, જે નવા જન્મેલા તારાઓ અને ગ્રહોમાં સમાવિષ્ટ થયા. પરંતુ સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં લોખંડ કરતાં ભારે સોનાનું વિતરણ એ ખગોળ ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ માટે એક રહસ્ય રહ્યું છે.
ધ એસ્ટ્રોફિઝિકલ જર્નલ લેટર્સમાં મંગળવારે પ્રકાશિત થયેલા અભ્યાસના મુખ્ય લેખક અને ન્યૂયોર્ક સિટીની કોલમ્બિયા યુનિવર્સિટીમાં ભૌતિકશાસ્ત્રના ડોક્ટરલ વિદ્યાર્થી અનિરુદ્ધ પટેલે એક નિવેદનમાં જણાવ્યું હતું કે, "બ્રહ્માંડમાં જટિલ દ્રવ્યની ઉત્પત્તિની દ્રષ્ટિએ આ એક ખૂબ જ મૂળભૂત પ્રશ્ન છે. તે એક મનોરંજક કોયડો છે જેનો હજી સુધી ઉકેલ આવ્યો નથી."
અગાઉ, સોનાનું કોસ્મિક ઉત્પાદન ફક્ત ન્યુટ્રોન તારાઓની અથડામણ સાથે જ જોડાયેલું હતું. 2017 માં ખગોળશાસ્ત્રીઓએ બે ન્યુટ્રોન તારાઓ વચ્ચેની અથડામણનું અવલોકન કર્યું હતું. આ વિનાશક અથડામણે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો તેમજ ગામા-રે બર્સ્ટમાંથી પ્રકાશ છોડ્યો હતો. કિલોનોવા તરીકે ઓળખાતી આ અથડામણની ઘટનાએ સોનું, પ્લેટિનમ અને સીસું જેવા ભારે તત્વો પણ બનાવ્યા હતા. કિલોનોવાને અવકાશમાં સોનાની "ફેક્ટરીઓ" તરીકે ગણવામાં આવે છે.
અભ્યાસના સહલેખક અને લ્યુઇસિયાના સ્ટેટ યુનિવર્સિટીમાં ખગોળ ભૌતિકશાસ્ત્રી એરિક બર્ન્સના જણાવ્યા અનુસાર, મોટાભાગના ન્યુટ્રોન તારાઓનું મર્જર ફક્ત છેલ્લા કેટલાક અબજ વર્ષોમાં જ થયું હોવાનું માનવામાં આવે છે. પરંતુ નાસા અને યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સીના ટેલિસ્કોપના 20 વર્ષ જૂના અગાઉ સમજવામાં ન આવેલા ડેટા સૂચવે છે કે ખૂબ પહેલાં - બ્રહ્માંડના બાળપણ દરમિયાન - રચાયેલા મેગ્નેટાર્સમાંથી નીકળેલા જ્વાળાઓએ સોનાની રચના માટે બીજી રીત પ્રદાન કરી હોઈ શકે છે, એમ બર્ન્સે જણાવ્યું હતું.
ન્યુટ્રોન તારાઓ વિસ્ફોટ પામેલા તારાઓના કોરના અવશેષો છે, અને તે એટલા ગાઢ હોય છે કે તારાના પદાર્થની 1 ચમચી પૃથ્વી પર 1 અબજ ટન વજન ધરાવે છે. મેગ્નેટાર્સ અત્યંત તેજસ્વી પ્રકારના ન્યુટ્રોન તારા છે જેમાં અતિ શક્તિશાળી ચુંબકીય ક્ષેત્ર હોય છે.
ખગોળશાસ્ત્રીઓ હજી પણ મેગ્નેટાર્સ કેવી રીતે રચાય છે તે અંગે ચોક્કસપણે કામ કરી રહ્યા છે, પરંતુ તેઓ સિદ્ધાંત આપે છે કે પ્રથમ મેગ્નેટાર્સ સંભવતઃ બ્રહ્માંડની શરૂઆતના લગભગ 200 મિલિયન વર્ષોની અંદર, અથવા લગભગ 13.6 અબજ વર્ષો પહેલાં પ્રથમ તારાઓ પછી તરત જ દેખાયા હતા, એમ બર્ન્સે જણાવ્યું હતું.
ક્યારેક ક્યારેક, મેગ્નેટાર્સ "સ્ટારક્વેક્સ" ના કારણે વિપુલ પ્રમાણમાં કિરણોત્સર્ગ છોડે છે. પૃથ્વી પર, ભૂકંપ આવે છે કારણ કે પૃથ્વીનો પીગળેલો કોર ગ્રહના પોપડામાં ગતિ પેદા કરે છે, અને જ્યારે પૂરતો તણાવ વધે છે, ત્યારે તે અસ્થિર હિલચાલમાં પરિણમે છે, અથવા તમારી નીચે જમીન ધ્રૂજે છે. બર્ન્સના જણાવ્યા અનુસાર, સ્ટારક્વેક્સ પણ એવા જ હોય છે.
બર્ન્સે એક ઇમેઇલમાં જણાવ્યું હતું કે, "ન્યુટ્રોન તારાઓમાં પોપડો અને સુપરફ્લુઇડ કોર હોય છે. સપાટીની નીચેની ગતિ સપાટી પર તણાવ પેદા કરે છે, જે આખરે સ્ટારક્વેકનું કારણ બની શકે છે. મેગ્નેટાર્સ પર આ સ્ટારક્વેક્સ ખૂબ જ ટૂંકા ગાળાના એક્સ-રે બર્સ્ટ ઉત્પન્ન કરે છે. પૃથ્વીની જેમ, તમારી પાસે એવા સમયગાળા હોય છે જ્યારે કોઈ ચોક્કસ તારો ખાસ કરીને સક્રિય હોય છે, થોડા અઠવાડિયામાં સેંકડો અથવા હજારો જ્વાળાઓ ઉત્પન્ન કરે છે. અને એ જ રીતે, ક્યારેક ક્યારેક, ખાસ કરીને શક્તિશાળી ભૂકંપ આવે છે."
સંશોધકોને એવા પુરાવા મળ્યા છે જે સૂચવે છે કે મેગ્નેટાર એક વિશાળ જ્વાળા દરમિયાન સામગ્રી છોડે છે, પરંતુ તેમની પાસે તારાના દળના ઉત્સર્જન માટે કોઈ ભૌતિક સમજૂતી નહોતી, એમ પટેલે જણાવ્યું હતું.
કોલમ્બિયા યુનિવર્સિટીના ભૌતિકશાસ્ત્રના પ્રોફેસર અને ન્યૂયોર્ક સિટીના ફ્લેટિરોન ઇન્સ્ટિટ્યૂટના વરિષ્ઠ સંશોધન વૈજ્ઞાનિક અને પટેલના સલાહકાર બ્રાયન મેટ્ઝગર સહિત નવા અભ્યાસના ઘણા સહલેખકોના તાજેતરના સંશોધન મુજબ, જ્વાળાઓ સંભવતઃ પોપડાની સામગ્રીને ઊંચી ઝડપે ગરમ કરે છે અને બહાર કાઢે છે.
પટેલે જણાવ્યું હતું કે, "તેઓએ એવી ધારણા કરી હતી કે આ વિસ્ફોટક દળ ઉત્સર્જનની ભૌતિક પરિસ્થિતિઓ ભારે તત્વોના ઉત્પાદન માટે આશાસ્પદ હતી."
સંશોધન ટીમ મેગ્નેટાર જ્વાળાઓના કિરણોત્સર્ગ અને ભારે તત્વોની રચના વચ્ચે કોઈ જોડાણ હોઈ શકે છે કે કેમ તે જાણવા માટે ઉત્સુક હતી. વૈજ્ઞાનિકોએ દૃશ્યમાન અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશની તરંગલંબાઇમાં પુરાવા શોધ્યા. પરંતુ બર્ન્સને આશ્ચર્ય થયું કે શું જ્વાળા ટ્રેસેબલ ગામા કિરણ પણ બનાવી શકે છે.
તેમણે છેલ્લા અવલોકન કરાયેલા વિશાળ મેગ્નેટાર જ્વાળાનો ગામા રે ડેટા જોયો, જે ડિસેમ્બર 2004 માં દેખાયો હતો અને હવે નિવૃત્ત થયેલા INTEGRAL, અથવા INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory, મિશન દ્વારા કબજે કરવામાં આવ્યો હતો. બર્ન્સના જણાવ્યા અનુસાર, ખગોળશાસ્ત્રીઓએ તે સમયે સંકેત શોધી કાઢ્યો હતો અને તેનું વર્ણન કર્યું હતું, પરંતુ તેઓ તેને કેવી રીતે સમજવો તે જાણતા ન હતા.
મેટ્ઝગરના અગાઉના સંશોધન દ્વારા પ્રસ્તાવિત મોડેલની આગાહી 2004 ના ડેટાના સંકેત સાથે નજીકથી મેળ ખાતી હતી. ગામા કિરણ ટીમ દ્વારા પ્રસ્તાવિત ભારે તત્વોની રચના અને વિતરણ એક વિશાળ મેગ્નેટાર જ્વાળામાં કેવું દેખાશે તેની સાથે મળતું આવતું હતું.
નાસાના નિવૃત્ત RHESSI, અથવા Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager, અને વિન્ડ સેટેલાઇટના ડેટાએ પણ ટીમના તારણોને સમર્થન આપ્યું હતું. લાંબા ગાળાના ફેડરલ ભંડોળવાળા સંશોધને આ શોધને શક્ય બનાવી, એમ બર્ન્સે જણાવ્યું હતું.
પટેલે જણાવ્યું હતું કે, "જ્યારે ડિસેમ્બર 2024 માં અમારું મોડેલ બનાવતી વખતે અને અમારી આગાહીઓ કરતી વખતે, અમારામાંથી કોઈને ખબર નહોતી કે સંકેત પહેલાથી જ ડેટામાં હતો. અને અમારામાંથી કોઈએ કલ્પના પણ કરી નહોતી કે અમારા સૈદ્ધાંતિક મોડેલો ડેટા સાથે આટલી સારી રીતે બંધબેસશે. તે અમારા બધા માટે એક ખૂબ જ ઉત્તેજક રજાઓની મોસમ હતી. મારા ફોન અથવા મારા લેપટોપમાંની કેટલીક વસ્તુઓ આપણી ગેલેક્સીના ઇતિહાસ દરમિયાન આ ભારે વિસ્ફોટમાં કેવી રીતે બનાવટી હતી તે વિશે વિચારવું ખૂબ જ સરસ છે."
2017 માં ન્યુટ્રોન તારાની અથડામણ દ્વારા ઉત્સર્જિત એક્સ-રેની શોધ કરનારા રોમ યુનિવર્સિટીના સહયોગી પ્રોફેસર ડો. એલિઓનોરા ટ્રોજાએ જણાવ્યું હતું કે મેગ્નેટાર ઘટનામાંથી ભારે તત્વની રચનાના પુરાવા "2017 માં એકત્રિત કરવામાં આવેલા પુરાવા સાથે કોઈ પણ રીતે તુલનાત્મક નથી." ટ્રોજા નવા અભ્યાસમાં સામેલ નહોતા.
ટ્રોજાએ કહ્યું કે, "આ મેગ્નેટારમાંથી સોનાનું ઉત્પાદન તેના ગામા-રે ગ્લો માટે એક સંભવિત સમજૂતી છે, અન્ય ઘણા લોકોમાંનું એક કારણ કે પેપર તેના અંતે પ્રામાણિકપણે ચર્ચા કરે છે."
ટ્રોજાએ ઉમેર્યું હતું કે મેગ્નેટાર્સ "ખૂબ જ અવ્યવસ્થિત વસ્તુઓ" છે. સોનાનું ઉત્પાદન એક મુશ્કેલ પ્રક્રિયા હોઈ શકે છે જેને ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓની જરૂર હોય છે, તેથી શક્ય છે કે મેગ્નેટાર્સ મિશ્રણમાં વધુ પડતા ખોટા ઘટકો, જેમ કે ઇલેક્ટ્રોનનો વધુ પડતો ભાગ ઉમેરી શકે છે, જેના પરિણામે ઝિર્કોનિયમ અથવા ચાંદી જેવા હળવા ધાતુઓ બને છે, સોનું અથવા યુરેનિયમ નહીં.
ટ્રોજાએ કહ્યું, "તેથી, હું એટલું દૂર નહીં જાઉં કે સોનાનો એક નવો સ્ત્રોત શોધાયો છે. તેના બદલે, જે દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે તે તેના ઉત્પાદન માટેનો એક વૈકલ્પિક માર્ગ છે."
સંશોધકો માને છે કે મેગ્નેટારના વિશાળ જ્વાળાઓ મિલ્કી વે ગેલેક્સીમાં લોખંડ કરતાં ભારે તત્વોના 10% સુધીના ઉત્પાદન માટે જવાબદાર હોઈ શકે છે, પરંતુ ભવિષ્યનું મિશન વધુ ચોક્કસ અંદાજ પ્રદાન કરી શકે છે, એમ પટેલે જણાવ્યું હતું.
નાસાનું કોમ્પ્ટન સ્પેક્ટ્રોમીટર અને ઇમેજર મિશન, અથવા COSI, જે 2027 માં લોન્ચ થવાની અપેક્ષા છે, તે અભ્યાસના તારણોને અનુસરી શકે છે. વાઇડ-ફિલ્ડ ગામા-રે ટેલિસ્કોપ વિશાળ મેગ્નેટાર જ્વાળાઓનું અવલોકન કરવા અને તેમાં બનાવેલા તત્વોને ઓળખવા માટે રચાયેલ છે. પટેલના જણાવ્યા અનુસાર, ટેલિસ્કોપ ખગોળશાસ્ત્રીઓને સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં ભારે તત્વોના અન્ય સંભવિત સ્ત્રોતો શોધવામાં મદદ કરી શકે છે.