కాస్మిక్ కిరణాలను విసిరే కృష్ణబిలం నుంచి ఎక్స్-రే జెట్‌లు

మన గెలాక్సీలోని అత్యంత శక్తివంతమైన కణాల్లో కొన్ని మైక్రోక్వేసార్‌ల నుంచి రావచ్చు: ఒక కృష్ణబిలం లేదా న్యూట్రాన్ నక్షత్రం సహచర నక్షత్రం నుంచి పదార్థాన్ని లాగుతూ సాపేక్ష జెట్‌లను ప్రయోగిస్తుంది. టిబెట్ ASγ, HAWC, LHAASO వంటి భూ-ఆధారిత శ్రేణులు వాటిలో అనేకం నుంచి 100 TeV కంటే ఎక్కువ శక్తి గల గామా కిరణాలను గుర్తించాయి. దీంతో మైక్రోక్వేసార్‌లు PeVatron‌ల కొత్త తరగతిగా మారాయి — కణాలను ఒక పెటా-ఎలక్ట్రాన్‌వోల్ట్, అంటే పది లక్షల బిలియన్ ఎలక్ట్రాన్‌వోల్ట్‌ల వరకు నెట్టగల త్వరణకారులు.

మొదట గుర్తించినది W50 నీహారికతో కూడిన SS 433. రెండోది V4641 Sagittarii.

గామా కిరణాల ఛాంపియన్

TeV గామా కిరణాల్లో V4641 Sgr అత్యంత ప్రకాశవంతమైన మైక్రోక్వేసార్. 0.8 PeV వరకు గుర్తించిన దాని గామా-కిరణ కాంతి ఆకాశంలో సుమారు ఒక డిగ్రీ మేర విస్తరిస్తుంది, గెలాక్సీలోని TeV మూలాల్లో అత్యంత “కఠినమైన” వర్ణపటాల్లో ఒకటి దానిది. దాని కేంద్రంలో: 6.4 సౌర ద్రవ్యరాశుల కృష్ణబిలం, 2.9 సౌర ద్రవ్యరాశుల సహచర నక్షత్రం, సుమారు 6.2 కిలోపార్సెక్‌ల దూరంలో. ఈ వ్యవస్థ 1999లో బలంగా విస్ఫోటనం చెందింది, అప్పటి నుంచి సుమారు ప్రతి రెండేళ్లకు ఒకసారి ప్రజ్వలిస్తోంది; 1999 విస్ఫోటనం సమయంలో రేడియో జెట్‌లు కనిపించాయి.

అయినా ఎక్స్-రే టెలిస్కోపులు దాన్ని ఎక్కువగా విస్ఫోటనాల సమయంలోనే గమనించాయి, అప్పుడు కేంద్ర మూలం అన్నింటినీ మించి ప్రకాశిస్తుంది. XRISM ఉపగ్రహం 2024లో విస్తరించిన ఎక్స్-కిరణాల సూచనను చూసింది, కానీ ఒక విస్ఫోటనం జరిగిన వెంటనే, ప్రాంతంలోని కొంత భాగంపై మాత్రమే.

నిశ్శబ్దం కోసం నిరీక్షణ

నవోమి త్సుజి (Naomi Tsuji, టోక్యో విశ్వవిద్యాలయం, RIKEN), కాటెరీనా ట్రెసోల్డి (Caterina Tresoldi, INAF–బ్రెరా అబ్జర్వేటరీ), జపాన్, ఇటలీ, అమెరికా, చైనా, కెనడా, ఫ్రాన్స్ తదితర దేశాలకు చెందిన సుమారు నలభై మంది సహచరులు విరుద్ధమైన వ్యూహాన్ని ఎంచుకున్నారు. కృష్ణబిలం నిశ్శబ్దంగా ఉందని ఇతర పరికరాలతో నిర్ధారించుకున్న తర్వాత, వారు సెప్టెంబర్ 2025లో XMM-Newton టెలిస్కోప్‌ను మొత్తం గామా-కిరణ ప్రాంతం వైపు తిప్పారు: ఒక్కొక్కటి 30 నుంచి 40 కిలోసెకన్ల నాలుగు పరిశీలనలు. అప్పుడు కేంద్ర మూలం XRISM పరిశీలన సమయం కంటే సుమారు వెయ్యి రెట్లు (మూడు పరిమాణ క్రమాలు) మసకగా ఉంది.

దృశ్య క్షేత్రం బిందు మూలాలతో — చురుకైన నక్షత్రాలు, శ్వేత మరుగుజ్జులు, సుదూర గెలాక్సీలు — కిక్కిరిసి ఉంది, వ్యాపించిన కాంతి కోసం వెతకడానికి బృందం వాటిని కప్పివేసింది.

V4641 Sgr ప్రాంతపు (నక్షత్రం) XMM-Newton పటాలు, H.E.S.S. గామా-కిరణ సమోచ్ఛ రేఖలు తెలుపులో; కుడివైపు, రెండు కొత్త విస్తరించిన ఎక్స్-రే మూలాలు n1, s1. — చిత్రం 1, Tsuji, Tresoldi et al. (2026), arXiv:2610.02966.

జెట్ అక్షంపై రెండు ముడులు

2–5 keV పట్టీలో రెండు విస్తరించిన మచ్చలు ప్రత్యేకంగా కనిపిస్తాయి, SS 433 తెలిసిన ముడుల పేరుతో వాటికి n1 (ఉత్తరం), s1 (దక్షిణం) అని పేర్లు పెట్టారు. అవి జంట వ్యవస్థ నుంచి సుమారు 23, 25 పార్సెక్‌ల దూరంలో, రేడియో జెట్ అక్షంతో దాదాపు ఒకే రేఖలో (16°, 10° లోపల), గామా-కిరణ ఉద్గారం లోపల ఉన్నాయి. గుర్తింపు ప్రాముఖ్యత: n1కు 20 సిగ్మా, s1కు 7 సిగ్మా; n1 రెండు వేర్వేరు పరిశీలనల్లో కనిపిస్తుంది.

ఈ వ్యవస్థలో పదుల పార్సెక్‌ల పొడవైన ఎక్స్-రే జెట్ నిర్మాణాల తొలి గుర్తింపు ఇది. ఇలాంటి నిర్మాణాలు కొన్ని ఎక్స్-రే జంటల్లో మాత్రమే తెలుసు.

వాటి వర్ణపటం వేడి వాయువు ఉద్గార రేఖలు లేని నునుపైన ఘాతాంక నియమం; ఉష్ణ నమూనా చాలా దారుణంగా సరిపోతుంది. రచయితలు దీన్ని సింక్రోట్రాన్ వికిరణంగా వ్యాఖ్యానిస్తారు: అనేక TeV శక్తి గల ఎలక్ట్రాన్లు అయస్కాంత క్షేత్రంలో సర్పిలాకారంగా తిరుగుతున్నాయి.

బలహీన క్షేత్రం, స్థానికంగా బలపడింది

ఎక్స్-కిరణాలను, గామా కిరణాలను కలిపి నమూనా చేస్తే — అదే ఎలక్ట్రాన్లు రెండింటినీ ఉత్పత్తి చేస్తాయని భావించి — ముడుల్లో అయస్కాంత క్షేత్రం కేవలం 3 నుంచి 5 మైక్రోగాస్, గామా-కిరణ లోబ్‌లలో ఇతర చోట్ల 1 నుంచి 2 మైక్రోగాస్ లేదా అంతకంటే తక్కువ వస్తుంది. క్షేత్రం బలహీనమైనది, కానీ స్థానికంగా బలపడింది.

ఇదే SS 433తో కీలకమైన తేడా, దాని ముడులు దాదాపు అంతే దూరాల్లో ఉన్నాయి: SS 433 గామా కిరణాల కంటే ఎక్స్-కిరణాల్లో సుమారు పది రెట్లు ఎక్కువ ప్రకాశిస్తుంది, V4641 Sgr సుమారు పది రెట్లు తక్కువ, ఎందుకంటే దాని క్షేత్రం బలహీనమైనది. V4641 Sgr గెలాక్సీ తలానికి సుమారు 5 డిగ్రీలు కింద ఉన్నందున, సగటున తక్కువ శక్తివంతమైన జెట్ లేదా మరింత పలుచని పరిసరం కారణమని రచయితలు సూచిస్తున్నారు.

రెండు వ్యాఖ్యానాలు ఇంకా తెరిచే ఉన్నాయి: ముడులే జెట్ ఆఘాతానికి గురయ్యే త్వరణ ప్రదేశాలు కావచ్చు, లేదా దిగువ ప్రవాహ నిర్మాణాలు కావచ్చు. అలాంటి క్షేత్రంలో సుమారు 5 పార్సెక్‌లలో PeV శక్తులను చేరుకోవాలంటే, జెట్ కాంతి వేగంలో కనీసం పదో వంతు వేగంతో కదలాలి. ఎలక్ట్రాన్లకు బదులు ప్రోటాన్లు ఉత్పత్తి చేసిన కణాల అవకాశాన్ని కూడా తోసిపుచ్చలేము.

కేంద్రం నుంచి పక్కకు చూడటం

పరిష్కరించని బిందు మూలాలు ఇంకా దోహదం చేస్తుండవచ్చని, వ్యాపించిన రూపం పాక్షికంగా పరిమిత విభేదనం వల్ల రావచ్చని రచయితలు హెచ్చరిస్తున్నారు. చంద్ర, NuSTAR పరిశీలనలు షెడ్యూల్ చేయబడ్డాయి. ఐన్‌స్టీన్ ప్రోబ్ ఉపగ్రహంతో చేసిన ఒక సహచర పత్రం అనుకూలమైన ఎక్స్-రే నిర్మాణాలను నివేదిస్తుంది. ఇతర ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు వారి సలహా సరళమైనది: నిశ్శబ్ద దశల్లో, ప్రకాశవంతమైన కేంద్రం నుంచి దూరంగా టెలిస్కోప్‌ను తిప్పి, ముడుల కోసం వెతకండి.