పక్కనే ఉన్న చల్లని మరుగుజ్జుపై గురుగ్రహం లాంటి ధ్రువకాంతి

అతిశీతల మరుగుజ్జులు (ultracool dwarfs) నక్షత్రాలకూ గ్రహాలకూ మధ్య సరిహద్దులో ఉంటాయి. ఈ కుటుంబంలో అతి తక్కువ ద్రవ్యరాశి గల నక్షత్రాలు, గోధుమ మరుగుజ్జులు, గ్రహ ద్రవ్యరాశి గల వస్తువులు ఉంటాయి; ఇవన్నీ సుమారు 2,700 కెల్విన్ కంటే చల్లగా ఉంటాయి — వాటి వాతావరణాల్లో ఘనీభవించిన పదార్థాలు చేరి మేఘాల్లాంటి నిర్మాణాలు ఏర్పడేంత చల్లగా. 2001లో అలాంటి వస్తువుల నుంచి రేడియో ఉద్గారాన్ని అనుకోకుండా కనుగొన్నప్పటి నుంచి, అది కొన్ని వేల గాస్ అయస్కాంత క్షేత్రాలను బయటపెట్టింది. వాటిలో సుమారు 15 నుంచి 20% “రేడియో-బలమైనవి”.

వాటి రేడియో సంకేతంలో తరచుగా రెండు భాగాలు ఉంటాయి: స్థిరమైన, “నిశ్శబ్ద” కాంతి, మరియు భ్రమణంతో పాటు తిరిగే, బలమైన వృత్తాకార ధ్రువణం (circular polarisation) గల ప్రకాశవంతమైన స్పందనలు. ఈ స్పందనలకు ఎలక్ట్రాన్ సైక్లోట్రాన్ మేజర్ అస్థిరత (electron cyclotron maser instability) అనే ప్రక్రియ కారణమని భావిస్తారు — గురు, శని గ్రహాల రేడియో ధ్రువకాంతులకు శక్తినిచ్చే ప్రక్రియ కూడా ఇదే.

గురుగ్రహంపై రెండు రకాల ధ్రువకాంతులు

గురుగ్రహంపై రేడియో ధ్రువకాంతులు రెండు ప్రధాన మూలాల నుంచి వస్తాయి. ఒకటి ప్రధాన అండాకార వలయం (main oval), ప్రతి అయస్కాంత ధ్రువం చుట్టూ ఉండే ధ్రువకాంతి వలయం; గ్రహంతో పాటు తిరిగే ప్లాస్మా పళ్లెంతో ముడిపడిన విద్యుత్ ప్రవాహాలు దీనిని పోషిస్తాయి. మరొకటి గ్రహపు చంద్రుల నుంచి, ముఖ్యంగా అయో నుంచి వస్తుంది: ఆ చంద్రుడు గురుగ్రహపు అయస్కాంతీకృత ప్లాస్మా గుండా కదిలేటప్పుడు, తనను గ్రహంతో కలిపే అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖల వెంట విద్యుత్ ప్రవాహాలను నడిపిస్తాడు. వీటిని క్రియాశీల క్షేత్ర రేఖలు (active field lines) అంటారు.

8.7 పార్సెక్కుల (సుమారు 28 కాంతి సంవత్సరాల) దూరంలో ఉన్న L-రకం మరుగుజ్జు LSPM J0036+1821 రేడియో తరంగాలను వెలువరిస్తుందని 2002 నుంచి తెలుసు. 2008 నాటి ఒక అధ్యయనం దాని స్పందనలు దాదాపు ప్రతి 3.08 గంటలకు పునరావృతమవుతాయని ఇప్పటికే కనుగొంది. అంతకు ముందటి చిత్రాలు ఒక సహచరం ఉండే అవకాశాన్ని కూడా సూచించాయి, కానీ అది ఎప్పుడూ నిర్ధారణ కాలేదు.

మూడేళ్ల పాటు చెవి ఒగ్గి వినడం

వాలెన్సియా విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన D. Martín-Carrero, J.C. Guirado మరియు సహచరులు, మాడ్రిడ్‌లోని ఖగోళ జీవశాస్త్ర కేంద్రం, ట్రినిటీ కాలేజ్ డబ్లిన్, లోవెల్ వేధశాల, అమెరికన్ మ్యూజియం ఆఫ్ నేచురల్ హిస్టరీ, కొలరాడో విశ్వవిద్యాలయాల భాగస్వాములతో కలిసి, 2019 నుంచి 2023 వరకు చేసిన పరిశీలనలను కలిపారు:

• 2021 డిసెంబర్ 7న Very Large Array తో 8–12 GHz వద్ద 8.7 గంటల ఒక సెషన్;
• దూరదూరంగా ఉన్న రేడియో డిష్‌లను ఒకటిగా కలిపిన రెండు నెట్‌వర్క్‌లు, European VLBI Network మరియు Very Long Baseline Array తో అనేక చిన్న సెషన్లు;
• TESS ఉపగ్రహం ద్వారా దృశ్య కాంతిలో పర్యవేక్షణ.

ప్రతి సమయంలోనూ, మూలం ఒకే బిందువులా కనిపిస్తుంది. అత్యంత స్పష్టమైన చిత్రాలు ఉద్గారం చేసే ప్రాంతాన్ని సుమారు 0.025 ఖగోళ ప్రమాణాల కంటే చిన్నదిగా పరిమితం చేస్తాయి.

రేడియో స్పందనలకు అత్యుత్తమంగా సరిపోయే జ్యామితి: ప్రతి అయస్కాంత ధ్రువం చుట్టూ ఒక ప్రధాన ధ్రువకాంతి అండాకార వలయం (సియాన్), ఒక క్రియాశీల క్షేత్ర రేఖ (ఊదా), ఒక్కొక్కటీ బోలు శంకువుల్లో రేడియో తరంగాలను ప్రసరిస్తాయి. కొలమానానికి అనుగుణంగా లేదు. — Figure 7, Martín-Carrero et al. (2026), arXiv:2610.09854.

సెకను వరకు కొలిచిన గడియారం

రేడియో స్పందనలు 3.07941 ± 0.00020 గంటల భ్రమణ కాలాన్ని ఇస్తాయి; TESS నుంచి వచ్చిన దృశ్య కాంతి 3.07908 ± 0.00038 గంటలను ఇస్తుంది. రెండూ సుమారు ఒక సెకను ఖచ్చితత్వంతో ఏకీభవిస్తాయి. రచయితల ప్రకారం, రేడియో, దృశ్య కాంతి రెండింటిలోనూ ఇంత ఖచ్చితంగా భ్రమణం కొలిచిన అతిశీతల మరుగుజ్జులు చాలా తక్కువ.

స్పందనలు సంవత్సరాల తరబడి, వేర్వేరు పరికరాల్లోనూ ఒకే ఆకారాన్ని నిలుపుకుంటాయి. ఒక వృత్తాకార ధ్రువణంలో, ప్రతి భ్రమణానికి రెండు శిఖరాలు ఉంటాయి, ఒకటి మరొకదాని కంటే బలమైనది; వ్యతిరేక ధ్రువణంలో, వాటి మధ్యలో ఒకే ఒక శిఖరం. ఉద్గారం 12 GHz వరకు ఎక్కడా తెగిపోదు, అంటే అయస్కాంత క్షేత్రం 4.3 కిలోగాస్ కంటే ఎక్కువ.

ఒక వలయం, ఒక క్రియాశీల రేఖ

ప్రధాన అండాకార వలయం ఒక్కటే గానీ, క్రియాశీల క్షేత్ర రేఖ ఒక్కటే గానీ ఈ స్పందనలను పునఃసృష్టించలేవు: ఒక్కొక్కటీ సౌష్ఠవమైన కాంతి వక్రాలనే ఇస్తుంది. అందుకే బృందం గురుగ్రహం నుంచి ప్రేరణ పొందిన ఒక సంకర నమూనాను సరిపోల్చింది:

• ప్రధాన అండాకార వలయం స్థిరమైన భాగాన్ని అందిస్తుంది, బలహీన శిఖరంలో ఎక్కువ భాగం ఇదే;
• ఒకే ఒక క్రియాశీల క్షేత్ర రేఖ బలమైన, మారుతూ ఉండే శిఖరాన్నీ, వ్యతిరేక ధ్రువణ స్పందననూ ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

ఈ సరిపోలిక అయస్కాంత అక్షం భ్రమణ అక్షం నుంచి కేవలం సుమారు 3.6 డిగ్రీలు మాత్రమే వంగి ఉందని, దాదాపు భూమధ్యరేఖ దిశ నుంచి కనిపిస్తోందని సూచిస్తుంది.

8.7 గంటల సెషన్‌లో, ఒక శిఖరం సుమారు 600 నుంచి 300 మైక్రోజాన్స్కీలకు మసకబారగా, మరొకటి సుమారు 150 నుంచి 350కి పెరిగింది. అతి చిన్న మార్పులు ఈ ఊయల ఆటను వివరిస్తాయి: ఉద్గార శంకువు తెరుచుకునే కోణం ఒక డిగ్రీలో చిన్న భాగం మేర మారుతుంది, లేదా క్రియాశీల రేఖ ఒక భ్రమణం నుంచి మరొక భ్రమణానికి రేఖాంశంలో సుమారు 7 నుంచి 8 డిగ్రీలు కదులుతుంది. ఇదే ఊయల ఆట 2008 డేటాలోనూ, అంటే సుమారు 15 ఏళ్ల ముందు కూడా కనిపిస్తుంది.

దాగి ఉన్న సహచరం?

గురుగ్రహంపై, కదిలే క్రియాశీల రేఖ గ్రహం చుట్టూ తిరిగే అయోకు సంకేతం. ఇక్కడ, దగ్గరలో ఉన్న ఒక సహచరం — మరుగుజ్జు వ్యాసార్ధానికి కొన్ని రెట్ల లోపల — అదే పాత్ర పోషించవచ్చు. కానీ ఏ సహచరం లేకుండానే పనిచేసే ఇతర దృశ్యాలూ ఉన్నాయని రచయితలు నొక్కి చెబుతున్నారు, ఉదాహరణకు తిరుగుతున్న ప్లాస్మా టోరస్‌లో చిక్కుకున్న వాయువు, ధూళి గుత్తులు, లేదా మరింత సంక్లిష్టమైన అయస్కాంత క్షేత్రం. ఇంతకు ముందు నివేదించిన, సుమారు 0.78 ఖగోళ ప్రమాణాల దూరంలో ఉన్న సహచర అభ్యర్థి రేడియోలో కనిపించలేదు (21 మైక్రోజాన్స్కీల కంటే తక్కువ), పైగా అది ఏ విధంగా చూసినా అయో లాంటి పరస్పర చర్యకు చాలా దూరంలో ఉంటుంది. మరింత సుదీర్ఘమైన, విస్తృతమైన రేడియో పరిశీలనలు ఈ దృశ్యాల మధ్య తేడాను తేల్చాలి.