अब तक की सबसे खिंची हुई कक्षा पर दो मृत तारे

न्यूट्रॉन तारों के जोड़े — विशाल तारों के पीछे छूटे ढहे हुए कोर — एक-दूसरे की परिक्रमा करते हैं और धीरे-धीरे गुरुत्वीय तरंगों के रूप में ऊर्जा खोते हैं। पहला जोड़ा 1974 में मिला (PSR B1913+16), और आज 30 से अधिक ज्ञात हैं। कुछ अंततः विलीन हो जाते हैं, जिससे LIGO द्वारा पकड़ी गई GW170817 और GW190425 जैसी घटनाएँ होती हैं। आकाशगंगा में ऐसे कितने जोड़े बचे रहते हैं, और किन कक्षाओं पर, ये गुरुत्वीय-तरंग खगोलशास्त्र और युग्म तारों के विकास की कहानी के बुनियादी प्रश्न हैं।

एक रिकॉर्ड कक्षा

PSR J0653+0443 एक पल्सर है — एक न्यूट्रॉन तारा जिसकी रेडियो किरण किसी प्रकाशस्तंभ की तरह पृथ्वी के ऊपर से गुज़रती है — जो हर 47.5 मिलीसेकंड में एक चक्कर लगाता है। इसे पहली बार 20 नवंबर 2022 को चीन के पाँच सौ मीटर एपर्चर वाले गोलाकार रेडियो टेलीस्कोप (FAST) ने पकड़ा था, और यह लगभग 1 किलोपारसेक (क़रीब 3,000 प्रकाश-वर्ष) दूर, आकाशगंगा की पर्सियस भुजा में स्थित है।

दो वर्ष से अधिक समय तक इसके स्पंदनों का समय मापकर, चीन की राष्ट्रीय खगोलीय वेधशालाओं और सहयोगी विश्वविद्यालयों के Z. L. Yang, J. L. Han और उनके सहयोगियों ने पाया कि यह एक अन्य न्यूट्रॉन तारे की परिक्रमा करता है। द्रव्यमान: पल्सर के लिए 1.38 सौर द्रव्यमान, उसके साथी के लिए 1.44।

कक्षा असाधारण है:

• 79.084 दिनों की अवधि, सभी ज्ञात युग्म न्यूट्रॉन तारों में सबसे लंबी;
• 0.99238692 की उत्केंद्रता (वृत्त के लिए 0, और लगभग खुले वक्र जितनी खिंची कक्षा के लिए 1 के क़रीब) — तारों के किसी भी जोड़े के लिए अब तक मापी गई सबसे अधिक; पिछला रिकॉर्ड, एक साधारण युग्म तारे का, 0.985 था;
• साथी के एक ओर से दूसरी ओर जाने में केवल 46 मिनट, जबकि 79 दिनों का अधिकांश समय दूर बीतता है;
• सबसे निकट पहुँचने पर 0.83 सौर त्रिज्या की दूरी, लगभग 5,80,000 किमी — सूर्य की अपनी त्रिज्या से भी कम — और 1,140 किलोमीटर प्रति सेकंड की सापेक्ष गति, जो किसी भी ज्ञात युग्म न्यूट्रॉन तारे में सबसे अधिक है।

FAST एक स्थिर तश्तरी है: वह अपने ऊपर के आकाश की केवल एक पट्टी देख पाता है, और सबसे निकट पहुँचना हमेशा उस पट्टी के भीतर नहीं पड़ता। 2025 और 2028 के बीच केवल दो गुज़रने उसके दृश्य-क्षेत्र में आते हैं: 19 फ़रवरी 2025 और 21 अप्रैल 2027। टीम ने पहले वाले को दो घंटे तक ट्रैक किया, हर मिनट एक माप लेते हुए।

एक ग्रहण और डोलता दीर्घवृत्त

उस गुज़रने के दौरान पल्सर का रेडियो संकेत अपने साथी के चुंबकीय परिवेश के पीछे से गुज़रते समय 85 सेकंड के लिए ग़ायब हो गया। इसका अर्थ है कि हम कक्षा को लगभग किनारे से देखते हैं। किसी युग्म न्यूट्रॉन तारे में देखा गया यह केवल दूसरा ग्रहण है, प्रसिद्ध दोहरे पल्सर PSR J0737−3039A के बाद।

सामान्य सापेक्षता दीर्घवृत्त को धीरे-धीरे घुमाती है — उपसौर (periastron) का अग्रगमन — कक्षा का सबसे निकट पहुँचने वाला बिंदु धीरे-धीरे घूमता जाता है —, जो यहाँ 0.017791 डिग्री प्रति वर्ष मापा गया, ठीक भविष्यवाणी के अनुसार। लेकिन यह अग्रगमन एक-समान नहीं है: यह सबसे निकट पहुँचने के पास तेज़ हो जाता है। इस लगभग परवलयिक कक्षा पर गुज़रने के दौरान ही कक्षा की दिशा बदल जाती है, जो पल्सर को पहले हमारी ओर और फिर हमसे दूर ले जाती है, और उसके स्पंदनों को −2.91 से +2.49 मिलीसेकंड तक पहले या बाद में पहुँचा देती है, जो ऐसी किसी भी अन्य प्रणाली से दस गुना से भी अधिक है।

एक ज़बरदस्त धक्के से जन्मे

माना जाता है कि ऐसे जोड़े दो विशाल तारों से बनते हैं जो एक के बाद एक फटते हैं। लेखकों के अनुसार, इतनी चरम उत्केंद्रता केवल उस बड़े “धक्के” (kick) से आ सकती है जो दूसरे न्यूट्रॉन तारे को उसके जनक तारे का लोहे का कोर ढहने के समय लगा। उनके सिमुलेशन लगभग 400 किलोमीटर प्रति सेकंड से अधिक के धक्के का संकेत देते हैं।

उन्होंने लगभग एक अरब विशाल युग्म तारों का सिमुलेशन भी किया। बचे हुए युग्म न्यूट्रॉन तारों में, 0.95 से अधिक उत्केंद्रता और 50 से 110 दिनों की अवधि वाले 0.5% से भी कम हैं। फिर भी यह जोड़ा गोलाकार गुच्छों के बाहर, आकाशगंगा की डिस्क में ज्ञात केवल 28 जोड़ों में से निकल आया। लेखकों के शब्दों में, “या तो हम बहुत भाग्यशाली हैं या वर्तमान युग्म-विकास सिद्धांत और कोर-पतन सुपरनोवा की वर्तमान समझ में बदलाव की ज़रूरत है”।

गुरुत्वीय तरंगों के विस्फोट

चूँकि दोनों तारे केवल हर 79 दिनों में एक बार पास आते हैं, वे आवधिक विस्फोटों (periodic bursts) में गुरुत्वीय तरंगें छोड़ते हैं। उत्सर्जन 0.357 मिलीहर्ट्ज़ के आसपास चरम पर होता है, यानी हर 47 मिनट में एक चक्र — सबसे निकट गुज़रने की अवधि के बराबर। यह नियोजित अंतरिक्ष-आधारित गुरुत्वीय-तरंग वेधशालाओं LISA, Taiji और TianQin के लिए बहुत क्षीण है, लेकिन LISAmax जैसी प्रस्तावित भावी अवधारणाएँ इसे दस वर्षों में पकड़ सकती हैं। यह जोड़ा लगभग 2.5 अरब वर्षों में विलीन होगा, जिसका अंत GW170817 जैसी किसी घटना में होगा।