एक स्पंदित तारा अपने अदृश्य साथी का राज़ खोलता है

जो ब्लैक होल और न्यूट्रॉन तारे पदार्थ निगल नहीं रहे, उन्हें सीधे देखना लगभग असंभव है। उन्हें खोजने का एक तरीक़ा है उस दिखाई देने वाले तारे को देखना जिसके साथ वे परिक्रमा करते हैं। शोधपत्र बताता है कि खगोलविदों ने इस तरह ऐसे “सुप्त” उम्मीदवारों की बढ़ती संख्या खोजी है, और सबसे भारी न्यूट्रॉन तारों तथा सबसे हल्के ब्लैक होल के बीच की द्रव्यमान-सीमा अब भी बहुत कम देखी गई है।

TIC 160582982 एक असामान्य रास्ता देता है: यह तारा ख़ुद एक घड़ी है।

समय बताने वाला तारा

TIC 160582982 एक डेल्टा स्कूटी (δ Scuti) तारा है: A प्रकार का एक गर्म, तेज़ी से घूमने वाला तारा, जो एक साथ कई दाब-विधाओं (pressure modes) में कंपन करता है। चीनी विज्ञान अकादमी की शिनजियांग खगोलीय वेधशाला और ग्रानादा के अंडालूसिया खगोलभौतिकी संस्थान के चेंगलोंग ल्यू (Chenglong Lv) के नेतृत्व वाली एक टीम ने TESS अंतरिक्ष दूरबीन के लगभग 352 दिनों के मापों का विश्लेषण किया और इसकी टिमटिमाती रोशनी से 128 आवृत्तियाँ निकालीं।

जब ऐसा तारा किसी साथी के साथ परिक्रमा करता है, तो वह कभी हमसे थोड़ा दूर होता है, कभी थोड़ा पास। उसकी रोशनी को पहुँचने में कभी ज़्यादा, कभी कम समय लगता है — इसलिए स्पंदन एक नियमित चक्र में जल्दी और देर से होते दिखते हैं। इस खिसकाव को मापकर कक्षा का पता लगाया जाता है। इसे कला मॉडुलन (phase modulation) कहते हैं।

एक भारी साथी के साथ 89 दिन की कक्षा

छह स्थिर स्पंदन, एक साथ घड़ियों की तरह इस्तेमाल किए जाने पर, एक संगत उत्तर देते हैं:

• कक्षीय अवधि: 89.29 ± 0.19 दिन, बहुत लंबी खिंची कक्षा पर (उत्केंद्रता 0.54)।
• दिखाई देने वाले तारे की कक्षा का प्रक्षेपित आकार (उसका अर्ध-दीर्घ अक्ष) लगभग 146 प्रकाश-सेकंड, यानी 0.29 खगोलीय इकाई है।
• इससे निकलने वाला “द्रव्यमान फलन”, जो दोनों द्रव्यमानों का एक संयोजन है, 0.416 सौर द्रव्यमान है — इस प्रकार के तारे के लिए बड़ा।

एक दूसरी, स्वतंत्र विधि, जो कक्षा द्वारा दो सबसे प्रबल स्पंदनों के आसपास बनाई गई पार्श्व चोटियों पर आधारित है, वही कक्षा देती है: 89.36 दिन।

दिखाई देने वाले तारे का द्रव्यमान लगभग 1.93 सौर द्रव्यमान है, वह लगभग 263 पारसेक दूर है और सूर्य से 37.6 गुना चमकीला है। कक्षा के साथ मिलाकर इसका अर्थ है कि साथी का द्रव्यमान कम से कम लगभग 1.8 सौर द्रव्यमान है — यह न्यूनतम मान है, जो तब मिलता है जब हम कक्षा को ठीक किनारे से देखें। अगर साथी एक सामान्य तारा होता, तो सबसे अच्छा अनुमान लगभग 2.2 सौर द्रव्यमान होता।

ग़ायब रोशनी

इतना भारी सामान्य तारा आसानी से दिख जाना चाहिए। टीम ने गणना की कि वह कितनी रोशनी जोड़ता: 1.70 से 1.86 सौर द्रव्यमान वाले साथी के लिए, दृश्य और अवरक्त बैंडों में तंत्र की रोशनी का लगभग 18 से 26%; 2.3 सौर द्रव्यमान पर लगभग 43%।

लेकिन दृश्य से लेकर मध्य-अवरक्त तक मापी गई तंत्र की रोशनी एक अकेले A-प्रकार के तारे से पूरी तरह मेल खाती है, बिना किसी अवरक्त अधिकता के। संग्रहित स्पेक्ट्रम में भी रेखाओं का कोई स्पष्ट दूसरा समूह नहीं दिखता, हालाँकि तारे का तेज़ घूर्णन उसकी रेखाओं को धुँधला कर देता है। इसलिए, लेखक लिखते हैं, एक सामान्य अकेले साथी की संभावना “बहुत कमज़ोर” है।

दो संदिग्ध बचे

दो व्याख्याएँ बचती हैं, और मौजूदा आँकड़े उनमें फ़र्क़ नहीं कर सकते:

1. एक छिपी जोड़ी। साथी ख़ुद तारों की एक सघन जोड़ी हो सकता है, उदाहरण के लिए लगभग 0.9 सौर द्रव्यमान वाले दो तारे। साथ मिलकर वे ज़रूरी द्रव्यमान दे देंगे, जबकि दृश्य रोशनी में केवल लगभग 4% और अवरक्त में 8 से 9% जोड़ेंगे।
2. एक मृत तारा। एक सघन अवशेष — न्यूट्रॉन तारा या शायद तारकीय द्रव्यमान वाला ब्लैक होल भी — बहुत कम या बिल्कुल रोशनी नहीं जोड़ेगा।

टीम ने एक धीमा संकेत भी देखा, जो हर 0.544 दिन में दोहराता है, और जिसकी तीव्रता कक्षा के साथ घटती-बढ़ती है, दोनों पिंडों के सबसे क़रीब आने के आसपास शिखर पर पहुँचती है। यह उत्केंद्र कक्षा के ज्वारीय प्रभाव से विचलित कोई स्पंदन हो सकता है, लेकिन लेखक इसे केवल एक उम्मीदवार संकेत मानते हैं।

पूरी कक्षा के दौरान स्पेक्ट्रम

निर्णायक परीक्षण स्पेक्ट्रोस्कोपी है: पूरी 89 दिन की कक्षा के दौरान बार-बार लिए गए उच्च-विभेदन स्पेक्ट्रम कक्षा की स्वतंत्र जाँच करेंगे और ऐसी धुँधली रेखाएँ खोजेंगे जो किसी साथी के साथ या छिपी जोड़ी के दोनों तारों के साथ खिसकती हों। गाइआ (Gaia) अंतरिक्ष वेधशाला के भविष्य के माप, जिनमें तारे का लगभग एक हज़ारवाँ आर्कसेकंड डगमगाना दिखना चाहिए, कक्षा का झुकाव और साथी का कुल द्रव्यमान तय कर सकते हैं।

arXiv की सूची के अनुसार, शोधपत्र The Astrophysical Journal में स्वीकार हो चुका है; यहाँ पढ़ा गया संस्करण लेखकों की पांडुलिपि है।