একই নক্ষত্রকে কৃষ্ণগহ্বরের দুবার ছিঁড়ে ফেলার বর্ণালিগত প্রমাণ পেলেন চীনা জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা

দুটি উজ্জ্বল বিস্ফোরণ ইঙ্গিত দেয়, নক্ষত্রটি বেঁচে গিয়েছিল

একটি নক্ষত্র অতিভারী কৃষ্ণগহ্বরের খুব কাছ দিয়ে যাওয়ার পরও বেঁচে গেছে বলে মনে হচ্ছে, তবে পরে ফিরে এসে নিজের আরও কিছু উপাদান হারিয়েছে। চীনের বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয়ের (USTC) জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা AT 2022dbl নামের এই পুনরাবৃত্ত ঘটনাটি শনাক্ত করেন, যখন ২০২৪ সালের জানুয়ারিতে বস্তুটি আবার উজ্জ্বল হতে শুরু করে। তাদের সবচেয়ে জোরালো সূত্র ছিল, দুটি উজ্জ্বল বিস্ফোরণের সময় নির্গত আলোর মধ্যে উল্লেখযোগ্য সাদৃশ্য।

গবেষণার ফল ২০২৪ সালের ৯ আগস্ট The Astrophysical Journal Letters-এ প্রকাশিত হয়। তাদের গবেষণা ঘোষণায় USTC AT 2022dbl-কে বর্ণালিবীক্ষণের মাধ্যমে নিশ্চিত হওয়া প্রথম পুনরাবৃত্ত আংশিক জোয়ারীয় বিঘ্ন ঘটনা হিসেবে বর্ণনা করেছে। বর্ণালিবীক্ষণে আলোকে তার উপাদান তরঙ্গদৈর্ঘ্যে পৃথক করে পরীক্ষা করা হয়।

নক্ষত্র কোনো বিশাল কৃষ্ণগহ্বরের এত কাছ দিয়ে গেলে তার মাধ্যাকর্ষণ নক্ষত্রটির উপাদান ছিঁড়ে ফেলতে পারে। এই ঘটনাকে জোয়ারীয় বিঘ্ন ঘটনা বা TDE বলা হয়। উপাদান কৃষ্ণগহ্বরের দিকে যাওয়ার সময় উজ্জ্বল আলোকচ্ছটা তৈরি করে। আংশিক বিঘ্নের ক্ষেত্রে নক্ষত্রটির কিছু অংশ বেঁচে যায়, ফলে আরেকটি কাছাকাছি আসার ঘটনা ঘটতে পারে।

AT 2022dbl গুরুত্বপূর্ণ, কারণ গবেষকেরা শুধু কোনো বস্তু দুবার উজ্জ্বল হওয়ার রেকর্ড পাননি। দুটি আলোকচ্ছটায় নির্গমন বৈশিষ্ট্যের ঘনিষ্ঠ মিল দেখা গেছে, যার মধ্যে নাইট্রোজেন-সংশ্লিষ্ট বৈশিষ্ট্যও রয়েছে। এসব বৈশিষ্ট্য দলটির এই সিদ্ধান্তকে সমর্থন করে যে, দুই পর্বেই উপাদান সম্ভবত একই নক্ষত্র থেকে এসেছে।

আপাতদৃষ্টিতে সাধারণ নক্ষত্র-বিঘ্ন ঘটনাকে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা কীভাবে ব্যাখ্যা করেন, এই আবিষ্কার তাতেও পরিবর্তন আনতে পারে। দলটির মতে, আলাদাভাবে বিবেচনা করলে AT 2022dbl-এর প্রতিটি আলোকচ্ছটাকেই সাধারণ TDE বলে মনে হয়েছে। তবে সময়ের সঙ্গে বস্তুটিকে পর্যবেক্ষণ করে আরও জটিল চিত্র পাওয়া গেছে: একবারে বিলীন না হয়ে, নক্ষত্রটি পরপর কয়েকটি কাছাকাছি আসার ঘটনায় উপাদান হারাচ্ছে বলে মনে হচ্ছে।

কৃষ্ণগহ্বর কীভাবে নক্ষত্রের উপাদান ছিঁড়ে নিতে পারে

কাছাকাছি থাকা কোনো নক্ষত্রের যে পাশটি কৃষ্ণগহ্বরের নিকটে, সেটির ওপর কৃষ্ণগহ্বরের আকর্ষণ দূরের পাশের তুলনায় বেশি। এই পার্থক্য যথেষ্ট বেড়ে গেলে নক্ষত্রটি প্রসারিত হয় এবং তার উপাদান ছিঁড়ে যেতে পারে। মাধ্যাকর্ষণ টানের এই পার্থক্য থেকেই ঘটনাটির নামের ‘জোয়ারীয়’ অংশটি এসেছে।

‘অ্যাক্রিশন’ বলতে মাধ্যাকর্ষণের প্রভাবে কোনো বস্তুর চারপাশে উপাদান জমা হওয়া এবং সেটির দিকে এগিয়ে যাওয়াকে বোঝায়। TDE-তে নাক্ষত্রিক ধ্বংসাবশেষ এই প্রক্রিয়ায় উত্তপ্ত হয় এবং বিকিরণ নির্গত করে। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এর ফলে তৈরি আলোকচ্ছটা শনাক্ত করেন। এর মাধ্যমে সরাসরি পর্যবেক্ষণের নাগালের অনেক বাইরে ঘটে যাওয়া এই সংঘাত অনুসন্ধান করা সম্ভব হয়।

USTC-র ব্যাখ্যা অনুযায়ী, একটি সাধারণ TDE কয়েক দশ দিনের মধ্যে দ্রুত উজ্জ্বল হয়, তারপর কয়েক মাস বা বছর ধরে ম্লান হয়ে যায়। আংশিক বিঘ্নেও একই ধরনের ধরন দেখা যেতে পারে। এর বিশেষ বৈশিষ্ট্য হলো, নক্ষত্রটির কিছু অংশ বেঁচে যায় এবং তার কক্ষপথ এমন হতে পারে, যা তাকে আবার কৃষ্ণগহ্বরের কাছে নিয়ে আসে।

AT 2022dbl-এর ক্ষেত্রে গবেষকেরা নতুন করে তৈরি হওয়া আলোকচ্ছটা এবং বর্ণালির মিলকে এই পুনরাবৃত্ত প্রক্রিয়ার প্রমাণ হিসেবে ব্যাখ্যা করেছেন। আলো ছিঁড়ে যাওয়া উপাদান সম্পর্কে তথ্য দেয়, আর আবার উজ্জ্বল হয়ে ওঠা দেখায় যে কার্যকলাপ ফের শুরু হয়েছে।

বর্ণালির মিল কেন গুরুত্বপূর্ণ

বর্ণালি আলোকে তরঙ্গদৈর্ঘ্য অনুযায়ী আলাদা করে, অনেকটা প্রিজমের মতো দৃশ্যমান আলোকে বিভিন্ন রঙে ছড়িয়ে দেয়। পরমাণু ও আয়ন নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে বৈশিষ্ট্যপূর্ণ চিহ্ন তৈরি করে। আলো উৎপন্নকারী উপাদানের গঠন ও ভৌত অবস্থা অনুসন্ধানে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এসব চিহ্ন ব্যবহার করেন।

AT 2022dbl-এর দুটি আলোকচ্ছটার নির্গমন রেখার বৈশিষ্ট্যে অত্যন্ত ঘনিষ্ঠ মিল ছিল। USTC এমন কিছু বৈশিষ্ট্যের কথা উল্লেখ করেছে, যা নক্ষত্রের অভ্যন্তরে পারমাণবিক বিক্রিয়ার সঙ্গে সংশ্লিষ্ট মৌলের অস্বাভাবিক উচ্চ প্রাচুর্যের ইঙ্গিত দেয়। মিলে যাওয়া বৈশিষ্ট্যের মধ্যে ছিল N III নির্গমন রেখা, যা দুটি ইলেকট্রন হারানো নাইট্রোজেন পরমাণু তৈরি করে।

গবেষক দল রাসায়নিক গঠনের এই সাদৃশ্যকে দুই পর্বেই একই নক্ষত্রের উপাদান জড়িত থাকার গুরুত্বপূর্ণ ইঙ্গিত হিসেবে ব্যাখ্যা করেছে। তাদের যুক্তিতে নতুন করে কার্যকলাপ শুরুর সময় এবং আলো থেকে জানা উপাদানের গঠন পরস্পরের সঙ্গে মেলে: বস্তুটি আবার আলোকচ্ছটা তৈরি করেছে, আর তার নির্গত আলোতে প্রায় একই রাসায়নিক স্বাক্ষর ছিল।

পুনরাবৃত্ত জোয়ারীয় বিঘ্নের আগের সম্ভাব্য ঘটনাগুলো মূলত আলোক বক্ররেখার ভিত্তিতে শনাক্ত করা হয়েছিল, যেখানে সময়ের সঙ্গে উজ্জ্বলতার পরিবর্তন দেখানো হয়। USTC জানিয়েছে, সেসব ক্ষেত্রে উজ্জ্বলতার পরিবর্তন ছাড়া তুলনীয় মাত্রার জোরালো প্রমাণ ছিল না এবং সেগুলো ব্যাপকভাবে গ্রহণযোগ্যতাও পায়নি। AT 2022dbl-এর দুই আলোকচ্ছটার বর্ণালির তুলনা পুনরাবৃত্ত আংশিক বিঘ্নের ব্যাখ্যাকে আরও দৃঢ় পর্যবেক্ষণভিত্তিক ভিত্তি দিয়েছে।

দ্বিতীয় আলোকচ্ছটা কীভাবে শনাক্ত হলো

পরিচিত জোয়ারীয় বিঘ্ন ঘটনাগুলোর আলোক বক্ররেখা নিয়মিত হালনাগাদ করে নতুন করে কার্যকলাপ শুরু হয়েছে কি না, তা খুঁজছিল USTC-র দল। এই ধারাবাহিক পর্যবেক্ষণের ফলে ২০২৪ সালের জানুয়ারিতে AT 2022dbl-এর উজ্জ্বলতা বাড়তে দেখে গবেষকেরা সেটি শনাক্ত করতে এবং নতুন আলোকচ্ছটার বিকাশ চলাকালেই পর্যবেক্ষণের ব্যবস্থা করতে পেরেছিলেন।

তারা Swift উপগ্রহ এবং লাস কামব্রেস অবজারভেটরি গ্লোবাল টেলিস্কোপ নেটওয়ার্ক (LCOGT) দিয়ে পর্যবেক্ষণ শুরু করেন। এসব পর্যবেক্ষণে একাধিক তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যান্ডে ঘটনাটি মাপা হয়, ফলে একটি মাত্র ব্যান্ডের তুলনায় বিকিরণের পরিবর্তন সম্পর্কে দলটি আরও বিস্তৃত তথ্য পায়।

গবেষকেরা যুক্তরাষ্ট্রের পালোমার অবজারভেটরিতে হেল টেলিস্কোপ, যা P200 নামে পরিচিত, ব্যবহার করে প্রাথমিক পর্যায়ের উচ্চমানের বর্ণালিও সংগ্রহ করেন। এই বর্ণালি নতুন বিস্ফোরণটিকে জোয়ারীয় বিঘ্ন ঘটনা হিসেবে শনাক্ত করতে এবং প্রথম আলোকচ্ছটার সঙ্গে গুরুত্বপূর্ণ তুলনা করতে সহায়তা করে।

মূল ধাপগুলো ছিল:

• জানুয়ারি ২০২৪: দলটি AT 2022dbl-এর উজ্জ্বলতা নতুন করে বাড়তে দেখে এবং Swift, LCOGT ও পালোমারের হেল টেলিস্কোপ দিয়ে পর্যবেক্ষণ শুরু করে।
• ৯ আগস্ট ২০২৪: The Unluckiest Star: A Spectroscopically Confirmed Repeated Partial Tidal Disruption Event AT 2022dbl শিরোনামে গবেষণাটি The Astrophysical Journal Letters-এ প্রকাশিত হয়।

নতুন আলোকচ্ছটা শুরুর দিকেই শনাক্ত করা গুরুত্বপূর্ণ ছিল, কারণ বিকাশের সঙ্গে সঙ্গে আলোকচ্ছটার বৈশিষ্ট্য বদলে যায়। দ্রুত পর্যবেক্ষণের ফলে গবেষকেরা দ্বিতীয় পর্বের প্রাথমিক পর্যায়ের বর্ণালি পান, পাশাপাশি উজ্জ্বলতার বিবর্তনও মাপতে পারেন।

নক্ষত্রজোড়ায় সম্ভাব্য উৎপত্তি

গবেষকেরা প্রস্তাব করেছেন, বেঁচে যাওয়া নক্ষত্রটি হয়তো মূলত একটি দ্বৈত নক্ষত্রব্যবস্থার অংশ ছিল, অর্থাৎ দুটি নক্ষত্র পরস্পরকে প্রদক্ষিণ করত। কৃষ্ণগহ্বরের সঙ্গে ঘনিষ্ঠ সংঘাতে জোড়াটি আলাদা হয়ে যেতে পারে এবং একটি নক্ষত্র কৃষ্ণগহ্বরের মহাকর্ষীয় বন্ধনে আটকে পড়তে পারে।

এই ব্যাখ্যা অনুযায়ী, ধরা পড়া নক্ষত্রটি অত্যন্ত উৎকেন্দ্রিক উপবৃত্তাকার কক্ষপথে ঘোরে। উৎকেন্দ্রিকতা বোঝায় কক্ষপথটি কতটা প্রসারিত: প্রায় বৃত্তাকার কক্ষপথে বস্তুটি মোটামুটি একই দূরত্বে থাকে, আর অনেকটা দীর্ঘায়িত কক্ষপথে সেটি দূরে সরে গিয়ে পরে আবার কাছাকাছি আসে।

প্রতিটি কাছ দিয়ে যাওয়ার সময় নক্ষত্রটি শক্তিশালী জোয়ারীয় বলের মুখে পড়তে পারে। এতে আরও উপাদান ছিঁড়ে যায় এবং আরেকটি আলোকচ্ছটা তৈরি হয়। এর মাধ্যমে ব্যাখ্যা করা যায়, কীভাবে একটি নক্ষত্র প্রথম সংঘাত থেকে বেঁচে গিয়ে পরে আবার ফিরে এসে উপাদান হারাতে পারে।

দ্বৈত নক্ষত্রব্যবস্থা থেকে উৎপত্তি এবং প্রস্তাবিত কক্ষপথ পর্যবেক্ষণ থেকে পাওয়া তথ্যের বিষয়ে দলের ব্যাখ্যা। ঘোষণায় পরবর্তী আলোকচ্ছটার কোনো নিশ্চিত তারিখ দেওয়া হয়নি। ধারাবাহিক পর্যবেক্ষণ চালিয়ে গেলে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা নতুন কার্যকলাপ খুঁজে দেখতে এবং ভবিষ্যতের কোনো পর্বকে প্রথম দুটির সঙ্গে তুলনা করতে পারবেন।

নাক্ষত্রিক বিঘ্ন নিয়ে গবেষণায় কী পরিবর্তন আসতে পারে

AT 2022dbl জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের জন্য শ্রেণিবিন্যাসের একটি বাস্তব সমস্যা তুলে ধরেছে: আংশিক নাক্ষত্রিক বিঘ্নের আলোকচ্ছটা সাধারণ TDE-র মতোই দেখাতে পারে। গবেষকেরা বলেছেন, প্রতিটি পর্বের আচরণই সাধারণ ঘটনার থেকে আলাদা করে চেনা যায়নি।

তাই শুধু একটি আলোকচ্ছটা পর্যবেক্ষণ করলে, একবারের বিঘ্নের শিকার বলে বিবেচিত বস্তুগুলোর মধ্যে বেঁচে যাওয়া নক্ষত্রও থাকতে পারে। USTC জানিয়েছে, অপটিক্যাল TDE নিয়ে গবেষণায় পুনরাবৃত্ত আংশিক বিঘ্নকে বেশির ভাগ ক্ষেত্রেই উপেক্ষা করা হয়েছে, অথচ এই আবিষ্কার থেকে ইঙ্গিত মেলে যে এমন ঘটনা আগে ধারণা করা হয়েছিল তার চেয়ে বেশি সাধারণ হতে পারে।

গবেষকেরা ঘটনার সংখ্যা গণনা এবং কৃষ্ণগহ্বরের কাছে নক্ষত্র কীভাবে উপাদান হারায়, তা বোঝার ক্ষেত্রে এই পার্থক্য গুরুত্বপূর্ণ। বারবার ফিরে আসা নক্ষত্রের একটি জনসমষ্টির ইতিহাস এমন জনসমষ্টি থেকে ভিন্ন, যেখানে প্রতিটি আলোকচ্ছটা আলাদা একটি নক্ষত্রের শেষ সংঘাতের প্রতিনিধিত্ব করে। এই হিসাব ও ভৌত মডেল পুনর্বিবেচনার সময় পরীক্ষা করার জন্য AT 2022dbl গবেষকদের একটি বাস্তব উদাহরণ দেয়।

পর্যবেক্ষণের কৌশলও সমান গুরুত্বপূর্ণ। পরিচিত বস্তুগুলো নিয়মিত পরীক্ষা করলে এমন কার্যকলাপ ধরা পড়তে পারে, যা শুধু আবিষ্কারের সময়কার পর্যবেক্ষণে নজর এড়িয়ে যেত। এ ক্ষেত্রে ধারাবাহিক উজ্জ্বলতা পরিমাপ, দ্রুত সাড়া এবং বর্ণালিবীক্ষণের সমন্বয়েই মূল প্রমাণ পাওয়া গেছে।

গবেষক দল ও আরও উদাহরণের খোঁজ

গবেষণাপত্রটির প্রধান লেখক USTC-র ডক্টরাল শিক্ষার্থী ঝেয়ু লিন। তাঁর যৌথ তত্ত্বাবধায়ক অধ্যাপক শু কং এবং সহযোগী গবেষক নিং জিয়াং। জিয়াং, অধ্যাপক তিংগুই ওয়াং এবং কং গবেষণাটির সংশ্লিষ্ট লেখক। সহযোগী প্রতিষ্ঠানগুলোর মধ্যে রয়েছে চাইনিজ অ্যাকাডেমি অব সায়েন্সেসের ন্যাশনাল অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল অবজারভেটরিজ, উহান বিশ্ববিদ্যালয়, হিরোশিমা বিশ্ববিদ্যালয়, কিয়োটো বিশ্ববিদ্যালয় এবং ইন্ডিয়ান ইনস্টিটিউট অব অ্যাস্ট্রোফিজিক্স।

গবেষণা প্রকল্পটি ন্যাশনাল ন্যাচারাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন অব চায়না, বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি মন্ত্রণালয়, চাইনিজ অ্যাকাডেমি অব সায়েন্সেস, চীনের মানব মহাকাশযাত্রা কর্মসূচি, ট্যাং ফাউন্ডেশন এবং আনহুই প্রাদেশিক কর্তৃপক্ষসহ বিভিন্ন প্রতিষ্ঠানের সহায়তা পেয়েছে।

গবেষকেরা AT 2022dbl-এর মতো আরও ঘটনা খুঁজতে ওয়াইড ফিল্ড সার্ভে টেলিস্কোপ (WFST), যা মোজি সার্ভে টেলিস্কোপ নামেও পরিচিত, ব্যবহার করার পরিকল্পনা করছেন। USTC ও পার্পল মাউন্টেন অবজারভেটরি যৌথভাবে টেলিস্কোপটি তৈরি করেছে। জোয়ারীয় বিঘ্ন ঘটনাগুলো এর প্রধান বৈজ্ঞানিক লক্ষ্যগুলোর একটি।

আরও উদাহরণ খুঁজে পেলে তুলনা করার জন্য জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা আরও নক্ষত্র ও আলোকচ্ছটা পাবেন। নতুন ঘটনা খোঁজার পাশাপাশি পরিচিত ঘটনাগুলো নিয়মিত পর্যবেক্ষণ করার গুরুত্ব দেখায় AT 2022dbl: ম্লান হয়ে যাওয়া কোনো বস্তুতেও পর্যবেক্ষণযোগ্য আরেকটি পর্ব সামনে থাকতে পারে।

মূল বিষয়গুলো

• USTC-র গবেষকেরা ২০২৪ সালের জানুয়ারিতে AT 2022dbl-এর উজ্জ্বলতা নতুন করে বাড়তে দেখেন।
• দুটি আলোকচ্ছটার বর্ণালিতে মিল পাওয়া যাওয়ায় একই নক্ষত্র থেকে কৃষ্ণগহ্বর দুবার উপাদান ছিঁড়ে নিয়েছে বলে সিদ্ধান্তটি সমর্থন পেয়েছে।
• দলটি ঘটনাটিকে বর্ণালিবীক্ষণের মাধ্যমে নিশ্চিত হওয়া প্রথম পুনরাবৃত্ত আংশিক জোয়ারীয় বিঘ্ন ঘটনা হিসেবে বর্ণনা করেছে।
• দ্বিতীয় আলোকচ্ছটার পর্যবেক্ষণে Swift, LCOGT এবং পালোমারের হেল টেলিস্কোপের তথ্য ব্যবহার করা হয়েছে।
• গবেষণাটি ২০২৪ সালের ৯ আগস্ট The Astrophysical Journal Letters-এ প্রকাশিত হয়।
• গবেষকেরা দীর্ঘায়িত কক্ষপথে থাকা একটি ধরা-পড়া নক্ষত্রের ব্যাখ্যা প্রস্তাব করেছেন এবং WFST দিয়ে আরও উদাহরণ খোঁজার পরিকল্পনা করছেন।