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

दो का विलय काला छेद इसके तीन चरण हैं: प्रेरणादायक, विलय और रिंगडाउन चरण। विशेषता गुरुत्वाकर्षण लहरों प्रत्येक चरण में उत्सर्जित होते हैं। अंतिम रिंगडाउन चरण बहुत संक्षिप्त है और अंतिम के गुणों के बारे में जानकारी को एन्कोड करता है काला छेद. बाइनरी से डेटा का पुनर्विश्लेषण काला छेद विलय घटना GW190521 ने, पहली बार, परिणामी एकल द्वारा उत्पादित दो अलग-अलग फीकी रिंगडाउन आवृत्तियों के रूप में विलय के हस्ताक्षरित झटकों का साक्ष्य प्रदान किया है। काला छेद जैसे ही यह एक स्थिर सममित रूप में स्थापित हुआ। रिंगडाउन चरण में एकाधिक गुरुत्वाकर्षण-तरंग आवृत्तियों का यह पहला पता लगाया गया है। ठीक वैसे ही जैसे कोई घंटी अटकने के बाद कुछ देर तक 'बजती' रहती है, जिससे परिणामी एकल विकृत हो जाती है काला छेद विलय के बाद बने 'छल्ले' कुछ समय के लिए बेहोशी उत्सर्जित करते हैं गुरुत्वाकर्षण लहरों सममित स्थिर रूप प्राप्त करने से पहले। और, जिस तरह घंटी का आकार विशिष्ट आवृत्तियों को निर्धारित करता है जिसके साथ घंटी बजती है, उसी तरह, नो-हेयर प्रमेय के अनुसार, द्रव्यमान और स्पिन काला छेद रिंगडाउन आवृत्तियों का निर्धारण करें। इसलिए, यह विकास फाइनल के गुणों का अध्ययन करने के लिए रिंगडाउन आवृत्तियों के उपयोग का मार्ग प्रशस्त करता है काला छेद 

ब्लैक होल्स अत्यधिक मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र वाली विशाल वस्तुएं हैं। जब दो परिक्रमा काला छेद एक दूसरे के चारों ओर सर्पिल और अंततः एकजुट होकर, का ताना-बाना अंतरिक्ष-उनके आसपास का समय अशांत रहता है जिससे लहरें पैदा होती हैं गुरुत्वाकर्षण लहरों बाहर की ओर विकिरण करना। सितंबर 2015 से जब गुरुत्वाकर्षण-तरंग खगोल विज्ञान LIGO की पहली खोज के साथ शुरू हुआ गुरुत्वाकर्षण लहरों दो के विलय से उत्पन्न काला छेद 1.3 अरब प्रकाश वर्ष दूर, विलीन हो रहा है काला छेद अब नियमित रूप से हर सप्ताह लगभग एक बार इसका पता लगाया जाता है।   

का विलय काला छेद तीन चरण हैं. जब दो काला छेद व्यापक रूप से अलग हो गए हैं, वे धीरे-धीरे कक्षा एक दूसरे को कमजोर उत्सर्जित कर रहे हैं गुरुत्वाकर्षण लहरों। बाइनरी धीरे-धीरे छोटी और छोटी होती जाती है कक्षाओं जैसे कि सिस्टम की ऊर्जा नष्ट हो जाती है गुरुत्वाकर्षण लहरों। ये है प्रेरणादायक चरण सहसंयोजन का. अगला है विलय चरण जब दो काला छेद एकाकार होने के लिए एकजुट होने के लिए पर्याप्त करीब पहुंचें काला छेद विकृत आकार के साथ. 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 हो गया काला छेद शीघ्र ही अधिक स्थिर गोलाकार या गोलाकार आकार 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 घंटी फंसने के बाद कुछ देर तक 'बजती' रहती है, परिणामस्वरुप सिंगल काला छेद कुछ समय के लिए 'छल्ले' से बहुत हल्का उत्सर्जन हो रहा है गुरुत्वाकर्षण लहरों सममित स्थिर रूप प्राप्त करने से पहले।  

की हल्की एकाधिक रिंगडाउन आवृत्तियाँ गुरुत्वाकर्षण लहरों दो के विलय के रिंगडाउन चरण के दौरान जारी किया गया काला छेद अब तक पता नहीं चला था.  

एक शोध दल हाल ही में बाइनरी के रिंगडाउन चरण में कई गुरुत्वाकर्षण-तरंग आवृत्तियों का पता लगाने में सफल रहा है काला छेद विलय घटना GW190521. 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 परिणामस्वरूप विकृत होने वाले दो तरीकों की पहचान करने में सफल रहे। काला छेद विलय के बाद कम से कम दो आवृत्तियाँ उत्सर्जित हुईं। इसकी भविष्यवाणी आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता द्वारा की गई थी इसलिए परिणाम सिद्धांत की पुष्टि करता है। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने "नो-हेयर प्रमेय" (जो कि) का परीक्षण करने के लिए विलय घटना में पाए गए दो रिंगडाउन मोड की आवृत्तियों और भिगोना समय की तुलना की काला छेद पूरी तरह से द्रव्यमान और स्पिन की विशेषता है और इसकी विशेषताओं का वर्णन करने के लिए किसी अन्य "बाल" की आवश्यकता नहीं है) 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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