এযাবৎ দেখা সবচেয়ে টানা কক্ষপথে দুটি মৃত তারা

নিউট্রন তারার জোড়া — বিশাল তারাদের রেখে যাওয়া ধসে পড়া কেন্দ্র — একে অপরকে প্রদক্ষিণ করে এবং ধীরে ধীরে মহাকর্ষীয় তরঙ্গরূপে শক্তি হারায়। প্রথম জোড়াটি পাওয়া গিয়েছিল 1974 সালে (PSR B1913+16), আর আজ 30টিরও বেশি জানা। কিছু জোড়া শেষ পর্যন্ত মিলে যায়, LIGO-তে শনাক্ত GW170817 ও GW190425-এর মতো ঘটনা ঘটায়। আকাশগঙ্গায় এমন কতগুলো জোড়া টিকে থাকে, আর কোন কক্ষপথে, সেগুলো মহাকর্ষীয়-তরঙ্গ জ্যোতির্বিজ্ঞান এবং যুগল তারার বিবর্তনের কাহিনির মৌলিক প্রশ্ন।

একটি রেকর্ড কক্ষপথ

PSR J0653+0443 একটি পালসার — একটি নিউট্রন তারা, যার রেডিও রশ্মি বাতিঘরের মতো পৃথিবীর ওপর দিয়ে ঝাঁট দেয় — যা প্রতি 47.5 মিলিসেকেন্ডে একবার ঘোরে। এটি প্রথম শনাক্ত হয় 20 নভেম্বর 2022-এ, চীনের পাঁচশো মিটার অ্যাপারচারের গোলাকার রেডিও টেলিস্কোপ (FAST)-এ, এবং প্রায় 1 কিলোপারসেক (প্রায় 3,000 আলোকবর্ষ) দূরে, ছায়াপথের পারসিয়াস বাহুতে অবস্থিত।

দুই বছরেরও বেশি সময় ধরে এর স্পন্দনের সময় মেপে, চীনের জাতীয় জ্যোতির্বিজ্ঞান মানমন্দির ও সহযোগী বিশ্ববিদ্যালয়গুলোর Z. L. Yang, J. L. Han ও সহকর্মীরা দেখেছেন, এটি আরেকটি নিউট্রন তারাকে প্রদক্ষিণ করে। ভর: পালসারের 1.38 সৌরভর, সঙ্গীর 1.44।

কক্ষপথটি অসাধারণ:

• 79.084 দিনের পর্যায়কাল, জ্ঞাত সব যুগল নিউট্রন তারার মধ্যে দীর্ঘতম;
• 0.99238692 উৎকেন্দ্রতা (বৃত্তের জন্য 0, প্রায় খোলা বক্ররেখা হয়ে যাওয়ার মতো টানা কক্ষপথের জন্য 1-এর কাছাকাছি) — তারার যেকোনো জোড়ার জন্য এযাবৎ মাপা সর্বোচ্চ; আগের রেকর্ড, একটি সাধারণ যুগল তারার, ছিল 0.985;
• সঙ্গীর এক পাশ থেকে অন্য পাশে যেতে মাত্র 46 মিনিট, অথচ 79 দিনের বেশিরভাগ কাটে দূরে;
• নিকটতম অবস্থানে 0.83 সৌর ব্যাসার্ধ ব্যবধান, প্রায় 580,000 কিমি — সূর্যের নিজের ব্যাসার্ধের চেয়েও কম — এবং সেকেন্ডে 1,140 কিলোমিটার আপেক্ষিক বেগ, যা জ্ঞাত যেকোনো যুগল নিউট্রন তারার মধ্যে সর্বোচ্চ।

FAST একটি স্থির থালা: এটি কেবল নিজের ওপরের আকাশের একটি পট্টি দেখতে পায়, আর নিকটতম অবস্থান সবসময় সেই পট্টির ভেতরে পড়ে না। 2025 থেকে 2028-এর মধ্যে মাত্র দুটি অতিক্রমণ এর দৃষ্টিসীমায় পড়ে: 19 ফেব্রুয়ারি 2025 এবং 21 এপ্রিল 2027। দলটি প্রথমটিকে দুই ঘণ্টা ধরে অনুসরণ করেছে, প্রতি মিনিটে একটি পরিমাপ নিয়ে।

একটি গ্রহণ এবং একটি দোদুল্যমান উপবৃত্ত

সেই অতিক্রমণের সময় পালসারের রেডিও সংকেত সঙ্গীর চৌম্বক পরিবেশের পেছন দিয়ে যাওয়ার সময় 85 সেকেন্ডের জন্য হারিয়ে যায়। এর মানে, আমরা কক্ষপথটিকে প্রায় কিনারা থেকে দেখি। কোনো যুগল নিউট্রন তারায় দেখা এটি মাত্র দ্বিতীয় গ্রহণ, বিখ্যাত দ্বৈত পালসার PSR J0737−3039A-র পরে।

সাধারণ আপেক্ষিকতা উপবৃত্তটিকে ধীরে ধীরে ঘোরায় — অনুসূরের অগ্রগমন (advance of periastron) — কক্ষপথের নিকটতম বিন্দুটি ধীরে ধীরে ঘুরে সরে যায় —, এখানে মাপা হয়েছে বছরে 0.017791 ডিগ্রি, যেমনটা পূর্বাভাস ছিল। কিন্তু এই অগ্রগমন সুষম নয়: নিকটতম অবস্থানের কাছে তা দ্রুত হয়। এই প্রায়-অধিবৃত্তীয় কক্ষপথে অতিক্রমণের সময়েই কক্ষপথের দিক্‌বিন্যাস বদলে যায়, পালসারটিকে প্রথমে আমাদের দিকে আর তারপর আমাদের থেকে দূরে সরিয়ে নেয়, এবং তার স্পন্দনগুলোকে −2.91 থেকে +2.49 মিলিসেকেন্ড পর্যন্ত আগে বা পরে পৌঁছে দেয়, যা এমন অন্য যেকোনো ব্যবস্থার চেয়ে দশ গুণেরও বেশি।

এক প্রচণ্ড ধাক্কা থেকে জন্ম

মনে করা হয়, এমন জোড়া আসে দুটি বিশাল তারা থেকে, যারা একের পর এক বিস্ফোরিত হয়। লেখকদের মতে, চরম উৎকেন্দ্রতা আসতে পারে কেবল একটি বড় “ধাক্কা” (kick) থেকে, যা দ্বিতীয় নিউট্রন তারাটি পেয়েছিল তার জন্মদাতা তারার লোহার কেন্দ্র ধসে পড়ার সময়। তাঁদের সিমুলেশন সেকেন্ডে প্রায় 400 কিলোমিটারের বেশি ধাক্কার ইঙ্গিত দেয়।

তাঁরা প্রায় একশো কোটি বিশাল যুগল তারারও সিমুলেশন করেছেন। টিকে থাকা যুগল নিউট্রন তারার মধ্যে 0.95-এর বেশি উৎকেন্দ্রতা আর 50 থেকে 110 দিনের পর্যায়কালের জোড়া 0.5%-এরও কম। অথচ গোলাকার স্তবকের বাইরে, ছায়াপথের চাকতিতে জ্ঞাত মাত্র 28টির মধ্যেই এটি দেখা দিয়েছে। লেখকদের ভাষায়, “হয় আমরা খুব ভাগ্যবান, নয়তো বর্তমান যুগল-বিবর্তন তত্ত্ব এবং কেন্দ্র-ধস সুপারনোভা সম্পর্কে বর্তমান বোঝাপড়ার পরিবর্তন দরকার”।

মহাকর্ষীয় তরঙ্গের ঝলক

যেহেতু দুটি তারা প্রতি 79 দিনে মাত্র একবার কাছে আসে, এরা পর্যায়ক্রমিক ঝলকে (periodic bursts) মহাকর্ষীয় তরঙ্গ নিঃসরণ করে। নিঃসরণের শীর্ষ 0.357 মিলিহার্জের কাছে, অর্থাৎ প্রতি 47 মিনিটে একটি চক্র — নিকটতম অতিক্রমণের দৈর্ঘ্যের সমান। পরিকল্পিত মহাকাশভিত্তিক মহাকর্ষীয়-তরঙ্গ মানমন্দির LISA, Taiji ও TianQin-এর জন্য এটি বড্ড ক্ষীণ, কিন্তু LISAmax-এর মতো প্রস্তাবিত ভবিষ্যৎ ধারণা দশ বছরে এটি শনাক্ত করতে পারে। জোড়াটি প্রায় 2.5 শত কোটি বছরে মিলে যাবে, GW170817-এর মতো একটি ঘটনায় শেষ হয়ে।