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ब्लैक-होल विलय: एकाधिक रिंगडाउन आवृत्तियों का पहला पता लगाना   

दो ब्लैक होल के विलय के तीन चरण होते हैं: प्रेरणादायक, विलय और रिंगडाउन चरण। प्रत्येक चरण में विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण तरंगें उत्सर्जित होती हैं। अंतिम रिंगडाउन चरण बहुत संक्षिप्त है और अंतिम ब्लैक होल के गुणों के बारे में जानकारी को कूटबद्ध करता है। बाइनरी ब्लैक होल विलय घटना GW190521 से डेटा के पुनर्विश्लेषण ने पहली बार, परिणामी एकल ब्लैक होल द्वारा उत्पादित दो अलग-अलग बेहोश रिंगडाउन आवृत्तियों के रूप में विलय के हस्ताक्षर वाले झटकों का प्रमाण प्रदान किया है, क्योंकि यह एक स्थिर सममित रूप में बस गया था। . रिंगडाउन चरण में एकाधिक गुरुत्वाकर्षण-तरंग आवृत्तियों का यह पहला पता लगाया गया है। जिस तरह एक घंटी फंसने के बाद कुछ समय तक 'बजती' है, उसी तरह विलय के बाद बना परिणामी एकल विकृत ब्लैक होल सममित स्थिर रूप प्राप्त करने से पहले हल्की गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन करते हुए कुछ समय के लिए 'बजता' है। और, जिस तरह घंटी का आकार विशिष्ट आवृत्तियों को निर्धारित करता है जिसके साथ घंटी बजती है, उसी तरह, नो-हेयर प्रमेय के अनुसार, ब्लैक होल का द्रव्यमान और स्पिन रिंगडाउन आवृत्तियों को निर्धारित करता है। इसलिए, यह विकास अंतिम ब्लैक होल के गुणों का अध्ययन करने के लिए रिंगडाउन आवृत्तियों के उपयोग का मार्ग प्रशस्त करता है।  

ब्लैक होल अत्यधिक मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र वाली विशाल वस्तुएं हैं। जब दो परिक्रमा करने वाले ब्लैक होल एक-दूसरे के चारों ओर घूमते हैं और अंततः एकजुट हो जाते हैं, तो उनके चारों ओर अंतरिक्ष-समय का ताना-बाना गड़बड़ा जाता है, जिससे बाहर की ओर निकलने वाली गुरुत्वाकर्षण तरंगों की तरंगें पैदा होती हैं। सितंबर 2015 से जब गुरुत्वाकर्षण-तरंग खगोल विज्ञान की शुरुआत LIGO द्वारा 1.3 बिलियन प्रकाश वर्ष दूर दो ब्लैक होल के विलय से उत्पन्न गुरुत्वाकर्षण तरंगों की पहली खोज के साथ हुई, विलय वाले ब्लैक होल का अब नियमित रूप से हर सप्ताह लगभग एक बार पता लगाया जाता है।   

का विलय काला छेद तीन चरण हैं. जब दो ब्लैक होल व्यापक रूप से अलग हो जाते हैं, तो वे कमजोर गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन करते हुए धीरे-धीरे एक-दूसरे की परिक्रमा करते हैं। बाइनरी धीरे-धीरे छोटी और छोटी कक्षाओं में चली जाती है क्योंकि सिस्टम की ऊर्जा गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में खो जाती है। यह है प्रेरणादायक चरण सहसंयोजन का. अगला है विलय चरण जब दो ब्लैक होल इतने करीब आ जाते हैं कि वे मिलकर विकृत आकार वाला एक ब्लैक होल बना लेते हैं। इस चरण में सबसे मजबूत गुरुत्वाकर्षण तरंगें (जीडब्ल्यू) 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 कहा जाता है रिंगडाउन चरण जिसमें परिणामी एकल विकृत ब्लैक होल तेजी से अधिक स्थिर गोलाकार या गोलाकार रूप प्राप्त कर लेता है। गुरुत्वाकर्षण लहरों रिंगडाउन चरण में उत्सर्जित होने वाले पदार्थ मर्ज चरण में जारी जीडब्ल्यू की तुलना में नम और बहुत कम होते हैं। जिस प्रकार एक घंटी फंसने के बाद कुछ समय के लिए 'बजती' है, उसी प्रकार परिणामी एकल ब्लैक होल सममित स्थिर रूप प्राप्त करने से पहले बहुत हल्की गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन करते हुए कुछ समय के लिए 'बजता' है।  

दो ब्लैक होल के विलय के रिंगडाउन चरण के दौरान जारी गुरुत्वाकर्षण तरंगों की हल्की मल्टीपल रिंगडाउन आवृत्तियों का अब तक पता नहीं चल पाया था।  

एक शोध दल हाल ही में बाइनरी ब्लैक होल विलय घटना GW190521 के रिंगडाउन चरण में कई गुरुत्वाकर्षण-तरंग आवृत्तियों का पता लगाने में सफल रहा है। उन्होंने आवृत्तियों और अवमंदन समय के साथ किसी भी संबंध पर विचार किए बिना रिंगडाउन आवृत्तियों में अलग-अलग लुप्त होती टोन की खोज की और विलय के बाद कम से कम दो आवृत्तियों को उत्सर्जित करने वाले विकृत ब्लैक होल के दो तरीकों की पहचान करने में सफल रहे। इसकी भविष्यवाणी आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता द्वारा की गई थी इसलिए परिणाम सिद्धांत की पुष्टि करता है। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने "नो-हेयर प्रमेय" का परीक्षण करने के लिए विलय घटना में पाए गए दो रिंगडाउन मोड की आवृत्तियों और अवमंदन समय की तुलना की (कि ब्लैक होल पूरी तरह से द्रव्यमान और स्पिन द्वारा विशेषता हैं और इसका वर्णन करने के लिए किसी अन्य "बाल" की आवश्यकता नहीं है) विशेषताएं) और सामान्य सापेक्षता से परे कुछ भी नहीं मिला।  

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:   

  1. 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  
  2. 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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उमेश प्रसाद
उमेश प्रसाद
विज्ञान पत्रकार | संस्थापक संपादक, साइंटिफिक यूरोपियन पत्रिका

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