दो ब्लैक होल के विलय की तीन अवस्थाएँ होती हैं: अंतःस्राव, विलय और वलय-अवनमन। प्रत्येक अवस्था में विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण तरंगें उत्सर्जित होती हैं। अंतिम वलय-अवनमन अवस्था बहुत संक्षिप्त होती है और अंतिम ब्लैक होल के गुणों के बारे में जानकारी देती है। बाइनरी ब्लैक होल विलय घटना GW190521 के डेटा के पुनर्व विश्लेषण से पहली बार विलय के बाद उत्पन्न होने वाले विशिष्ट झटकों के प्रमाण मिले हैं। ये झटके दो अलग-अलग मंद वलय-अवनमन आवृत्तियों के रूप में हैं, जो परिणामी एकल ब्लैक होल द्वारा स्थिर सममित रूप में स्थिर होने के दौरान उत्पन्न होती हैं। वलय-अवनमन अवस्था में एकाधिक गुरुत्वाकर्षण-तरंग आवृत्तियों का यह पहला पता लगाना है। ठीक वैसे ही जैसे घंटी बजने के बाद कुछ समय तक 'बजती' रहती है, विलय के बाद बनने वाला विकृत एकल ब्लैक होल सममित स्थिर रूप प्राप्त करने से पहले कुछ समय तक मंद गुरुत्वाकर्षण तरंगें उत्सर्जित करता है । और, जिस प्रकार घंटी का आकार उसकी विशिष्ट आवृत्तियों को निर्धारित करता है, उसी प्रकार, नो-हेयर प्रमेय के अनुसार, ब्लैक होल का द्रव्यमान और घूर्णन वलय-अवनमन आवृत्तियों को निर्धारित करते हैं। अतः, यह विकास अंतिम ब्लैक होल के गुणों का अध्ययन करने के लिए रिंगडाउन आवृत्तियों के उपयोग का मार्ग प्रशस्त करता है ।
ब्लैक होल अत्यंत शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र वाले विशाल पिंड होते हैं। जब दो परिक्रमा करते हुए ब्लैक होल एक-दूसरे के चारों ओर चक्कर लगाते हैं और अंततः आपस में मिल जाते हैं, तो उनके आसपास के अंतरिक्ष -समय की संरचना में व्यवधान उत्पन्न होता है, जिससे गुरुत्वाकर्षण तरंगों की लहरें बाहर की ओर फैलती हैं। सितंबर 2015 में जब LIGO ने 1.3 अरब प्रकाश वर्ष दूर स्थित दो ब्लैक होल के विलय से उत्पन्न गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पहली बार पता लगाया, तब से गुरुत्वाकर्षण-तरंग खगोल विज्ञान की शुरुआत हुई है । तब से, विलय होते हुए ब्लैक होल का पता लगभग हर सप्ताह लगाया जा रहा है।
ब्लैक होल के विलय की तीन अवस्थाएँ होती हैं। जब दो ब्लैक होल एक दूसरे से काफी दूर होते हैं, तो वे धीरे-धीरे एक दूसरे की परिक्रमा करते हुए कमजोर गुरुत्वाकर्षण तरंगें उत्सर्जित करते हैं। जैसे-जैसे इस प्रणाली की ऊर्जा गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में नष्ट होती जाती है, यह द्विआधारी प्रणाली धीरे-धीरे छोटी कक्षाओं में गतिमान होती जाती है । यह विलय की अंतर्वृत्ताकार अवस्था है । अगली अवस्था विलय की अवस्था है , जब दो ब्लैक होल इतने करीब आ जाते हैं कि वे मिलकर एक विकृत आकार का एकल ब्लैक होल बना लेते हैं । इस अवस्था में सबसे शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण तरंगें (GWs) उत्सर्जित होती हैं, जिन्हें अब गुरुत्वाकर्षण तरंग वेधशालाओं द्वारा नियमित रूप से पता लगाया और रिकॉर्ड किया जाता है।
विलय चरण के बाद एक बहुत छोटा चरण आता है जिसे रिंगडाउन चरण कहते हैं , जिसमें परिणामी एकल विकृत ब्लैक होल तेजी से अधिक स्थिर गोलाकार या वृत्ताकार रूप प्राप्त कर लेता है। रिंगडाउन चरण में उत्सर्जित गुरुत्वाकर्षण तरंगें विलय चरण में उत्सर्जित गुरुत्वाकर्षण तरंगों की तुलना में मंद और बहुत कमजोर होती हैं। जैसे कोई घंटी बजने के बाद कुछ समय तक 'बजती' रहती है, वैसे ही परिणामी एकल ब्लैक होल सममित स्थिर रूप प्राप्त करने से पहले कुछ समय तक बहुत कमजोर गुरुत्वाकर्षण तरंगें उत्सर्जित करते हुए 'बजता' रहता है।
दो ब्लैक होल के विलय के वलय चरण के दौरान उत्सर्जित गुरुत्वाकर्षण तरंगों की मंद बहु-वलय आवृत्तियों का अब तक पता नहीं चल पाया था।
हाल ही में एक शोध दल ने बाइनरी ब्लैक होल विलय घटना GW190521 के रिंगडाउन चरण में कई गुरुत्वाकर्षण-तरंग आवृत्तियों का पता लगाने में सफलता प्राप्त की है । उन्होंने आवृत्तियों और अवमंदन समय के साथ किसी भी संबंध पर विचार किए बिना रिंगडाउन आवृत्तियों में अलग-अलग लुप्त होती ध्वनियों की खोज की और दो मोड की पहचान करने में सफल रहे, जिससे यह संकेत मिलता है कि विलय के बाद विकृत ब्लैक होल ने कम से कम दो आवृत्तियाँ उत्सर्जित कीं। आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता सिद्धांत द्वारा इसकी भविष्यवाणी की गई थी, इसलिए यह परिणाम सिद्धांत की पुष्टि करता है। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने विलय घटना में पाए गए दो रिंगडाउन मोड की आवृत्तियों और अवमंदन समय की तुलना "नो-हेयर प्रमेय" (कि ब्लैक होल पूरी तरह से द्रव्यमान और स्पिन द्वारा परिभाषित होते हैं और इसकी विशेषताओं का वर्णन करने के लिए किसी अन्य "हेयर" की आवश्यकता नहीं होती है) का परीक्षण करने के लिए की और सामान्य सापेक्षता सिद्धांत से परे कुछ भी नहीं पाया।
यह एक मील का पत्थर है क्योंकि यह व्यापक रूप से सोचा गया था कि भविष्य में अगली पीढ़ी के गुरुत्वाकर्षण-तरंग डिटेक्टर उपलब्ध होने से पहले एकाधिक रिंगडाउन आवृत्तियों का अवलोकन संभव नहीं होगा।
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सूत्रों का कहना है:
- कैपानो, सीडी एट अल. 2023. एक विकृत ब्लैक होल से मल्टीमोड क्वासिनॉर्मल स्पेक्ट्रम। भौतिक समीक्षा पत्र. वॉल्यूम. 131, अंक 22. 1 दिसंबर 2023। डीओआई: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.221402
- मैक्स-प्लैंक-इंस्टीट्यूट फरग्रेविटेशनफिजिक(अल्बर्ट-आइंस्टीन-इंस्टीट्यूट), 2023। समाचार - ब्लैक होल किसके लिए बजता है। उपलब्ध है https://www.aei.mpg.de/749477/for-whom-the-black-hole-rings?c=26160
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