இதுவரை கண்டதிலேயே மிக நீண்ட சுற்றுப்பாதையில் இரண்டு இறந்த விண்மீன்கள்

நியூட்ரான் விண்மீன்களின் இணைகள் — பெரும் நிறை கொண்ட விண்மீன்கள் விட்டுச்செல்லும் சரிந்த உட்கருக்கள் — ஒன்றையொன்று சுற்றி, ஈர்ப்பு அலைகளாக மெல்ல ஆற்றலை இழக்கின்றன. முதலாவது 1974-இல் கண்டறியப்பட்டது (PSR B1913+16); இன்று 30-க்கும் மேற்பட்டவை அறியப்பட்டுள்ளன. சில இறுதியில் இணைந்து, LIGO கண்டறிந்த GW170817, GW190425 போன்ற நிகழ்வுகளை உண்டாக்குகின்றன. பால்வழியில் இத்தகைய எத்தனை இணைகள் தப்பிப் பிழைக்கின்றன, எந்தச் சுற்றுப்பாதைகளில் என்பவை, ஈர்ப்பு அலை வானியலுக்கும் இரட்டை விண்மீன்கள் எப்படிப் பரிணமிக்கின்றன என்ற கதைக்கும் அடிப்படைக் கேள்விகள்.

சாதனைச் சுற்றுப்பாதை

PSR J0653+0443 ஒரு பல்சார் — தனது வானொலிக் கற்றையைக் கலங்கரை விளக்கம்போல் பூமியின் மீது வீசும் ஒரு நியூட்ரான் விண்மீன் — 47.5 மில்லிவினாடிகளுக்கு ஒருமுறை சுழல்கிறது. சீனாவின் ஐந்நூறு மீட்டர் துளைக் கோள வானொலித் தொலைநோக்கியால் (FAST) 2022 நவம்பர் 20 அன்று முதலில் கண்டறியப்பட்டது; பால்வெளியின் பெர்சியஸ் கரத்தில், சுமார் 1 கிலோபார்செக் (ஏறக்குறைய 3,000 ஒளியாண்டு) தொலைவில் உள்ளது.

சீனத் தேசிய வானாய்வகங்கள், கூட்டுப் பல்கலைக்கழகங்களைச் சேர்ந்த Z. L. Yang, J. L. Han மற்றும் சக ஆய்வாளர்கள், இரண்டு ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக அதன் துடிப்புகளை நேரம் கணித்து, அது மற்றொரு நியூட்ரான் விண்மீனைச் சுற்றுகிறது என்று கண்டனர். நிறைகள்: பல்சாருக்கு 1.38 சூரிய நிறைகள், அதன் துணைக்கு 1.44.

சுற்றுப்பாதை அசாதாரணமானது:

• 79.084 நாள்கள் சுற்றுக்காலம் — அறியப்பட்ட அனைத்து இரட்டை நியூட்ரான் விண்மீன்களிலும் மிக நீண்டது;
• 0.99238692 மையப்பிறழ்ச்சி (eccentricity; வட்டத்துக்கு 0, ஏறக்குறைய ஒரு திறந்த வளைவாக நீண்ட சுற்றுப்பாதைக்கு 1-க்கு அருகில்) — எந்த விண்மீன் இணைக்கும் இதுவரை அளக்கப்பட்டதில் மிக அதிகம்; முந்தைய சாதனை, ஒரு சாதாரண இரட்டை விண்மீனுக்கு, 0.985;
• துணையின் ஒரு பக்கத்திலிருந்து மறுபக்கம் செல்ல வெறும் 46 நிமிடங்கள்; 79 நாள்களில் பெரும்பகுதி வெகு தொலைவில் கழிகிறது;
• மிக நெருங்கிய அணுகலில், 0.83 சூரிய ஆரங்கள் இடைவெளி — சுமார் 580,000 கிமீ, சூரியனின் சொந்த ஆரத்தைவிடக் குறைவு — மற்றும் வினாடிக்கு 1,140 கிலோமீட்டர் சார்பு வேகம் — அறியப்பட்ட எந்த இரட்டை நியூட்ரான் விண்மீனிலும் மிகப் பெரியது.

FAST ஓர் அசையாத தட்டு: அதற்கு மேலே உள்ள வானத்தின் ஒரு பட்டையை மட்டுமே அது பார்க்கிறது, மிக நெருங்கிய அணுகல் ஒவ்வொரு முறையும் அந்தப் பட்டைக்குள் விழுவதில்லை. 2025 முதல் 2028 வரை, இரண்டு கடப்புகள் மட்டுமே அதன் பார்வைக்குள் வருகின்றன: 2025 பிப்ரவரி 19, 2027 ஏப்ரல் 21. குழு முதல் கடப்பை இரண்டு மணி நேரம், நிமிடத்துக்கு ஓர் அளவீடு என்று பின்தொடர்ந்தது.

ஒரு மறைப்பும் தள்ளாடும் நீள்வட்டமும்

அந்தக் கடப்பின்போது, பல்சார் அதன் துணையின் காந்தச் சூழலுக்குப் பின்னால் சென்றபோது அதன் வானொலிச் சமிக்ஞை 85 வினாடிகள் மறைந்தது. இதன் பொருள், நாம் சுற்றுப்பாதையை ஏறக்குறைய விளிம்புப் பக்கமாகப் பார்க்கிறோம். புகழ்பெற்ற இரட்டைப் பல்சார் PSR J0737−3039A-க்குப் பிறகு, ஓர் இரட்டை நியூட்ரான் விண்மீனில் இதுவரை காணப்பட்ட இரண்டாவது மறைப்பு (eclipse) மட்டுமே இது.

பொதுச் சார்பியல் நீள்வட்டத்தை மெல்லச் சுழலச் செய்கிறது — அண்மைநிலை முன்னேற்றம் (advance of periastron) — சுற்றுப்பாதையின் மிக நெருங்கிய புள்ளி மெல்லச் சுற்றி நகர்கிறது —, இங்கே ஆண்டுக்கு 0.017791 பாகை என அளக்கப்பட்டது, முன்கணித்தபடியே. ஆனால் அந்த முன்னேற்றம் சீரானது அல்ல: மிக நெருங்கிய அணுகலுக்கு அருகே அது வேகமெடுக்கிறது. ஏறக்குறைய பரவளையமான இந்தச் சுற்றுப்பாதையில், கடப்பின்போதே சுற்றுப்பாதையின் திசையமைவு மாறுகிறது; அது பல்சாரை நம்மை நோக்கி, பின் நம்மிடமிருந்து விலகி நகர்த்தி, அதன் துடிப்புகளை −2.91 முதல் +2.49 மில்லிவினாடிகள் வரை முன்னதாக்கியும் தாமதப்படுத்தியும் செய்கிறது — இத்தகைய வேறு எந்த அமைப்பையும்விட பத்து மடங்குக்கும் மேல்.

கடும் உதையில் பிறந்தது

இத்தகைய இணைகள், ஒன்றன்பின் ஒன்றாக வெடிக்கும் இரண்டு பெரும் நிறை விண்மீன்களிலிருந்து வருவதாகக் கருதப்படுகிறது. ஆசிரியர்களின் கூற்றுப்படி, தீவிர மையப்பிறழ்ச்சி, அதன் தாய் விண்மீனின் இரும்பு உட்கரு சரிந்துகொண்டிருந்தபோது இரண்டாவது நியூட்ரான் விண்மீனுக்குக் கொடுக்கப்பட்ட பெரிய “உதையிலிருந்து” (kick) மட்டுமே வர முடியும். அவர்களின் உருவகப்படுத்தல்கள் வினாடிக்குச் சுமார் 400 கிலோமீட்டருக்கும் மேலான உதையைச் சுட்டுகின்றன.

அவர்கள் சுமார் ஒரு பில்லியன் பெரும் நிறை இரட்டைகளையும் உருவகப்படுத்தினர். தப்பிப் பிழைத்த இரட்டை நியூட்ரான் விண்மீன்களில், 0.95-க்கு மேல் மையப்பிறழ்ச்சியும் 50 முதல் 110 நாள் சுற்றுக்காலமும் கொண்டவை 0.5%-க்கும் குறைவு. ஆனாலும் கோளக் கொத்துகளுக்கு (globular clusters) வெளியே, பால்வெளித் தட்டில் அறியப்பட்ட வெறும் 28-இல் இது ஒன்றாகத் தோன்றியது. ஆசிரியர்களின் சொற்களில், “ஒன்று நாம் மிகவும் அதிர்ஷ்டசாலிகள், அல்லது தற்போதைய இரட்டைப் பரிணாமக் கோட்பாடும் உட்கருச் சரிவுச் சூப்பர்நோவாக்கள் பற்றிய தற்போதைய புரிதலும் திருத்தப்பட வேண்டும்”.

ஈர்ப்பு அலைகளின் வெடிப்புகள்

இரண்டு விண்மீன்களும் 79 நாள்களுக்கு ஒருமுறை மட்டுமே நெருங்குவதால், அவை கால இடைவெளி வெடிப்புகளாக ஈர்ப்பு அலைகளை உமிழ்கின்றன. உமிழ்வு 0.357 மில்லிஹெர்ட்ஸ் அருகே உச்சமடைகிறது — 47 நிமிடங்களுக்கு ஒரு சுற்று, அதாவது மிக நெருங்கிய கடப்பின் நீளம். திட்டமிடப்பட்ட விண்வெளி ஈர்ப்பு அலை வானாய்வகங்களான LISA, Taiji, TianQin ஆகியவற்றுக்கு அது மிக மங்கலானது; ஆனால் LISAmax போன்ற முன்மொழியப்பட்ட எதிர்காலக் கருத்துருக்கள் பத்து ஆண்டுகளில் அதைக் கண்டறியலாம். இந்த இணை சுமார் 2.5 பில்லியன் ஆண்டுகளில் இணைந்து, GW170817 போன்ற ஒரு நிகழ்வில் முடியும்.