பிரபஞ்சத்தின் மகத்தான எழுபது புதிர்கள் ! காந்த விண்மீன்களில் தீவிரக் காமாக் கதிர் வெடிப்புகள் ! (High Energy Gamma-Ray Bursts fr

This entry is part of 44 in the series 20090813_Issue

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear) கனடா


காந்த விண்மீன்கள்
தீவிரக் கதிர்கள் விடுப்பவை !
பூதச் சக்தி கொண்ட
காமாக் கதிர்கள் அவை !
பூதள உயிரினத்தைப் பாதிக்கும் !
அசுரக் காந்த முள்ள
மரண விண்மீன்கள் அவை !
பூமிக்கருகே நெருங்கினால்
மாந்தரின்
உடற் மூலக்கூறுகளைச்
சிதைத்து
முடமாக்கி விடும் !
உயிரினத் துக்குச் சீர்கேடு
உண்டாக்கும்
நியூட்ரான் விண்மீன்கள் !
எரிசக்தி தீர்ந்த பின்
வறிய விண்மீனாகி
சிறிய தாகிப்
பரிதிபோல் திணிவு நிறைப்
பன்மடங்கு பெருத்துக்
குள்ள வடிவிலே பூமியைப்
காமாக் கதிர்க்
குண்டுகளாய்த் தாக்கும்
விண்மீன்கள் !

Fig. 1
Gamma-Rays from Magnetar

“பால்வீதியில் (Milky Way) குறைந்தது 100 காந்த விண்மீன்கள் (Magnetars) இருக்கலாம். அவற்றால் பூதளத்துக்குக் கேடுகள் விளையலாம் ! அதிகமாக அவை இருந்தால் எதிர்பார்த்ததற்கும் மாறாகப் பேரளவில் காமாக் கதிர் வெடிப்புகள் (Gamma Ray Bursts) நேரிடலாம். அதனால் உயிரினத்துக்கு அபாயப் பாதிப்புகள் நிகழ வாய்ப்புள்ளன ! பூமிக்கருகில் அத்தகைய காமா வெடிப்பு (பாதுகாப்பான) ஓஸோன் கோளத்தை ஒழித்துவிடலாம் ! அதாவது பிரளய முடிவு போல் மனிதரும் விலங்குகளும் ஒருங்கே முழுமையாய் அழிந்து போகலாம் (Mass Extinction).”

டோனால்டு ·பைகர் (Donald Figer, Rochester Institute of Tecnology, USA)

காந்த விண்மீனைச் சுற்றியிருக்கும் காந்த தளத்தின் (Magnetic Field of Magnetar) தீவிரத்தின் ஆழத்தைக் காண்பது கடினம் ! பூகாந்த தளத்தின் அளவு சுமார் அரை காஸ் (0.5 Gauss) (Gauss – Unit of Magnetism). குளிர்ச் சாதனப் பெட்டியின் காந்த அளவு 100 காஸ். ஆனால் ஒரு சாதாரணக் காந்த விண்மீனின் அசுரக் காந்த தளம் குவாடிரில்லியன் காஸ் (Quadrillion Gauss —> 10^15 Gauss. USA) ! அதன் விளைவு உயிரினத்துக்குப் பேராபத்தை உண்டாக்கக் கூடியது ! அதன் காந்த சக்தி வீரியம் பூகோள மாந்தரின் உடல் மூலக்கூறுகளை உடனே திரித்து முரணாக்கும் வல்லமை பெற்றது !

விஞ்ஞான விளக்க வெளியீடு (Science Illustrated Magazine) (Jan-Feb 2009)

Fig. 1A
Inside a Magnetar

விண்வெளியில் பூதக் கதிர்கள் வீசும் காந்த விண்மீன்கள் !

1987 ஆம் ஆண்டில்தான் முதன்முதல் வானியல் விஞ்ஞானிகள் ராபர்ட் டங்கனும் கிரிஸ்ட·பர் தாம்ஸனும் (Robert Duncan & Christopher Thompson) அசுரக் காந்த ஆற்றல் கொண்ட நியூட்ரான் விண்மீன்களின் இருப்பைக் கண்டுபிடித்தனர். அவையே பின்னால் “காந்த விண்மீன்கள்” (Magnetars) அல்லது “சாவூட்டும் விண்மீன்கள்” (Deadly Magnetars) என்று பெயரிடப் பட்டன. காந்த விண்மீன்கள் அசுரக் காந்த ஆற்றல் மட்டுமல்ல பூதச் சக்தி கொண்ட காமாக் கதிர்கள் (Mammoth Bursts of Energetic Gamma Rays) வீசி நாசமூட்டும் தீவிர விண்மீன்களாகவும் கருதப் படுகின்றன ! இந்தப் புதிரான மரண விண்மீன்கள் எப்படித் தீவிரக் காமாக் கதிர்களை வீசுகின்றன ஏன் வீசுகின்றன என்று விஞ்ஞானிகள் ஆழ்ந்து ஆராய்ந்து வருகின்றனர்.


Fig. 1B
Gamma-Ray Flares from Magnetar

நியூட்ரான் விண்மீன், துடிப்பு விண்மீன், காந்த விண்மீன் (Neutron Star, Pulsar & Magnetar) ஆகியவற்றின் வேறுபாடுகளை நாம் முதலில் அறிந்து கொள்ள வேண்டும். எரிசக்தி தீர்ந்து போன நியூட்ரான் விண்மீன்களின் தனித்துவம் என்ன ? ஒரு சூப்பர்நோவாவில் (Supernova) உருவான பெருத்த விண்மீன் (Massive Star) ஒன்றின் உட்கருவாய் மிஞ்சி விட்ட திணிவு மிக்க எச்சம் (Dense Remnant) அது ! அத்தகைய விண்மீன்கள் நமது பரிதியை விட இரண்டு மடங்கு நிறை கொண்டு சுமார் 12 மைல் (20 கி.மீ.) விட்டமுள்ள ஒரு சிறு கோளமாய்ச் சுருங்கி விடுகின்றன ! துடிப்பு விண்மீன் என்பது வெகு வேகமாய்த் தன்னச்சில் சுழலும் உருவித நியூட்ரான் விண்மீன் ! அதன் காமாக் கதிர்க் கற்றைகள் (Radiation Beams) ஒவ்வொரு சுழற்சியிலும் ஒரு துடிப்பை உண்டாக்கிப் பூமியை ஊடுருவுகின்றன ! மெகனடார் எனப்படும் காந்த விண்மீனின் தனித்துவம் என்ன ? ஒரு நியூட்ரான் விண்மீன் இயல்பு நிலையைப் போல் (Normal Staus) ஆயிரம் மடங்கு ஆற்றலுள்ள காந்த சக்தியை அடையும் போது அது காந்த விண்மீன் ஆகிறது.

Fig. 1C
The Mighty Magnetar

இருபது ஆண்டுகளாய் விஞ்ஞானிகளிடையே ஐயப்பாடுகள் இருந்த பிறகு 2007 இல் காந்த விண்மீன்களின் மெய்யான இருப்பு ஏற்றுக் கொள்ளப் பட்டது. புதிரான இந்த நியூட்ரான் விண்மீன்கள் ஒருவிதத் துடிப்பு விண்மீன்கள்தான் ! வெகு வேகமாய்ச் சுழலும் தீவிரக் காந்த ஆற்றல் கொண்டவை ! சூப்பர்நோவா வெடிப்பில் திணிவு நிறை மிக்க எச்ச விண்மீனாய் மரண நிலையில் இருப்பவை ! இந்த காந்த விண்மீன்கள் எப்படி உண்டாகின்றன ? அவற்றின் அசுரத்தனமான காந்த ஆற்றலின் தீவிரம் எத்தனை அளவு ? ஏன் சில விண்மீன்கள் மட்டும் புதிராகக் கருந்துளை யாகாமல் காந்த விண்மீன்களாக மாறுகின்றன ? பிரபஞ்சத்தில் காந்த விண்மீன்களின் இருப்புத் தொகை (Abundance) என்ன ? இவை போன்ற வினாக்களுக்கு வானியல் விஞ்ஞானிகள் விடை தேடிக் கொண்டிருக்கின்றனர் !

Fig. 1D
ESA gamma-Ray Probe

புதிரான காமாக் கதிர்வீசும் பூதக் காந்த விண்மீன்கள்

1992 ஆம் ஆண்டில்தான் பிரின்ஸ்டன் பல்கலைக் கழகத்தைச் சேர்ந்த கிரிஸ்ட·பர் தாம்ப்ஸனும், ராபர்ட் டன்கனும் காந்த விண்மீன் நியதியை முதன்முதலில் நிலைநாட்டினர். அதற்கு ஆதாரமாக 1979 ஆம் ஆண்டிலே காந்த விண்மீன் ஒன்றிலிருந்து எழுந்த காமாக் கதிர்வீச்சுக்களை முதலில் அவரிருவரும் பதிவு செய்தனர். அதன் பிறகு அடுத்த பத்தாண்டுகளில் காந்த விண்மீன் நியதி பரவலாகப் பலரால் ஏற்றுக் கொள்ளப் பட்டது. சூப்பர்நோவா (Supernova) வயிற்றிலிருந்து பிறந்து சுருங்கிப் பேரளவு திணிவுள்ள காந்த விண்மீன்கள் (Super-Dense Magnetars) பூமியின் காந்த தளத்தைப் போன்று 1000 டிரில்லியன் மடங்கு தீவிரக் காந்த சக்தியைக் கொண்டவை ! காந்த வின்மீன்கள் என்பவை வாயு எரிசக்தி தீர்ந்து போன ஒருவகை நியூட்ரான் விண்மீன்களே (Neutron Stars) ! அவற்றை அதி தீவிர ஆற்றல் உள்ள காந்தத் தளம் சூழ்ந்திருக்கிறது. அந்தக் காந்த தளமே தேய்வடைந்து பேரளவு சக்தி வாய்ந்த மின்காந்த கதிர்வீச்சாக (High Energy Electromagnetic Radiation) குறிப்பாக எக்ஸ்ரே, காமாக் கதிர்களாக (X-Rays & Gammar Rays) மாறி எழுகின்றன.

Fig. 1E
Magnetars Discovered

இதுவரை (2007) விண்வெளியில் 16 காந்த விண்மீன்கள் கண்டுபிடிக்கப் பட்டுள்ளன. அவற்றில் இரண்டு விதங்கள் உள்ளன. முதல் வகை : “SGR” என்று அழைக்கப்படும் “மென்மைக் காமாக் கதிர் மீளெழுச்சி மீன்கள்” (Soft Gamma Ray Repeaters). அடுத்த வகை : AXP என்று குறிப்பிடப்படும் “முரண் எக்ஸ்ரே துடிப்பு மீன்கள் (Anomalous X-Ray Pulsars). இதுவரைப் பிரபஞ்சத்தில் பதிவு செய்த காந்த விண்மீன்களில் அதி தீவிரக் காந்த தளம் கொண்டது : SGR 1806-20. அதன் கணிக்கப்பட்ட காந்த தளம் : 2 X (10^11) Teslas OR 2 X (10^15) Gauss (1 Teslas = 10,000 Gauss). பூத வல்லமை உடைய அந்த காந்த விண்மீனின் தீவிரத்தை ஒப்பாகக் காட்ட வேண்டுமானால் இப்படிக் கூறலாம். பூமியின் காந்த தளம் : அரை காஸ். மருத்துவ மனையில் உள்ள “காந்த இணைத் துடிப்புப் படவரைவு யந்திரம்” (MRI – Magnetic Resonance Imaging Machine) 32,000 காஸ். ஆய்வுக் கூடங்களில் இதுவரை தயாரிக்க முடிந்த காந்த தளம் : 40 டெஸ்லாஸ் (400,000 காஸ்).

Fig. 1F
High Energy Gamma-Ray
Observatories

தீவிரக் காமாக் கதிர் வீசும் காந்த விண்மீன்

2007 ஆண்டுவரை விஞ்ஞானிகள் 16 காந்த விண்மீன்களைக் கண்டுபிடித்துள்ளார். அவற்றின் பெயர்கள், இருப்பிடங்கள், சுழற்சி வேகங்கள், கண்டுபிடித்த ஆண்டுகள் ஆகிய விபரங்களை அட்டவணையில் காணலாம். அவற்றில் 1979 இல் கண்டுபிடிக்கப் பட்ட காந்த விண்மீன் SGR 1806-20 டிசம்பர் 27 2004 தேதி அன்று இதுவரைப் பதிவு செய்யப் படாத அளவு கதிர்ச் சக்தியை வெளியிட்டிருக்கிறது. அந்தப் பேரளவு சக்தி நமது சூரியன் 250,000 ஆண்டுகள் தொடர்ந்து வெளியிடும் வெப்ப சக்தி அளவுக்கு ஒப்பாகும். வெளியிட்ட நேரம் : 0.2 வினாடி ! வெளியிட்ட அளவு : வினாடிக்கு 1 மில்லியன் ஒளித்துகள் (1000,000 Photons per Sec) ! இந்தக் காந்த விண்மீன் ஓர் எக்ஸ்-ரே துடிப்புக் களஞ்சியம் (Pulsating X-Ray Source). பூமியிலிருந்து 50,000 ஒளியாண்டு தூரத்தில் உள்ளது. அதன் சுழற்சி வேகம் : 7.56 வினாடிக்கு ஒரு சுற்று. அதன் அசுரக் காந்த ஆற்றல் : 10^15 காஸ் (Gauss). ஒப்பு நோக்கினால் பூமியின் காந்த தளத்தின் ஆற்றல் : 0.6 காஸ் ! அகில உலக விஞ்ஞானிகள் 2004 டிசம்பர் 27 ஆம் தேதி அன்று விளைந்த சம்பவங்களை ஆராய்ந்து டங்கன் தாம்ஸன் கோட்பாடுகளை ஒப்புக் கொண்டுள்ளனர். அதாவது காந்த விண்மீனின் முறிவுகளில் கதிர் வீச்சுகள் வெளிப்படுகின்றன என்றும் இந்த காந்த தளங்கள் விண்மீனின்

Fig. 2
Making a Magnetar

மேற்தட்டைப் (Magnetar’s Crust) பல மைல் தூரம் தகர்த்துக் கிழிக்கின்றன ! இந்த முறிவு அரங்குகள் பூமியிலுள்ள பூகம்பப் பழுதுக் கோடுபோல் (Earth’s Tectonics Fault Line) காணப் படுகின்றன. 1998 ஆகஸ்டு மாதம் 20,000 ஒளியாண்டு தூரத்தில் உள்ள SGR 1900+14 காந்த விண்மீன் மிகச் சக்தி வாய்ந்த காமா கதிர்களையும் எக்ஸ்-ரே கதிர்களையும் உமிழ்ந்தது !

நியூட்ரான் விண்மீன்களில் காமாக்கதிர் வெடிப்புகள்

பிரபஞ்சத்தில் பிறந்த ஒரு விண்மீனின் இறுதி மரண நிலைகளில் ஒன்று நியூட்ரான் விண்மீன் எனப்படும் முடிவான வடிவம். சூரியப் பளுவைப் போல் 4 முதல் 8 மடங்கு பெருத்த திணிவு விண்மீன்கள் சிதைவாகி விளைவதே ஒரு நியூட்ரான் விண்மீன் ! பொதுவான விண்மீன்கள் தமது அணுக்கரு எரிசக்தி யாவும் எரிந்து போன பிறகு, சூப்பர்நோவாவாக வெடித்து விடுகின்றன ! அந்த வெடிப்பில் விண்மீனின் மேலடுக்குகள் சிதறிப் போய் அது வனப்புள்ள ஓர் சூப்பர்நோவாவின் மிச்சமாகிறது. விண்மீனின் உட்கருவானது பேரளவு ஈர்ப்பு விசை அழுத்தத்தில் சின்னா பின்னம் ஆகச் சிதைகிறது ! அப்படிச் சிதைவாகும் போது விண்மீனில் உள்ள நேர் மின்னியல் புரோட்டான்களும், எதிர் மின்னியல் எலெக்டிரான்களும் இணைந்து (1 புரோட்டான் + 1 எலெக்டிரான் = 1 நியூட்ரான்) நியூட்ரான்களாக மாறிகின்றன. அதனால் அவை நியூட்ரான் விண்மீன் என்று அழைக்கப் படுகின்றன.

Fig. 3
Supernova Explosions

ஒரு நியூட்ரான் விண்மீன் சுமார் 20 கி.மீடர் (12 மைல்) விட்டம் கொண்டது. அதன் பளு சூரியனைப் போல் சுமார் 1.4 மடங்குள்ளது. அதாவது நியூட்ரான் விண்மீன் குள்ளி ஆயினும், பளு திண்மையானது (Mass is Dense with High Density). நியூட்ரான் விண்மீனின் சிறு பிண்டம் கூட பல டன் பளுவைக் கொண்டதாய் இருக்கும். நியூட்ரான் விண்மீனின் பளு அடர்த்தி ஆனதால், அதன் ஈர்ப்பாற்றலும் பேரளவில் பிரமிக்க வைப்பதாய் உள்ளது. ஒரு நியூட்ரான் விண்மீனின் ஈர்ப்பு விசை பூமியின் ஈர்ப்பு விசைபோல் (2 X 10^11) மடங்கு மிகையானது ! அதே போல் நியூட்ரான் விண்மீனின் காந்த சக்தி பூமியின் காந்த சக்தி போல் 1 மில்லியன் மடங்கு மிகுந்தது !

Fig. 4
Spitzer Telescope

சூப்பர்நோவா மிச்சங்களாக (Supernova Remnants) நியூட்ரான் விண்மீன்கள் தோன்றலாம் ! தனிப்பட்ட நியூட்ரான் விண்மீன்களாகவும் பிறக்கலாம் ! இரட்டைப் பிறவிகளாக (Binary Systems) காட்சி அளிக்கலாம் ! அவ்விதம் இரட்டையாக அமைந்துள்ள நியூட்ரான் விண்மீனின் பளுவைக் கணிப்பது எளியது. அப்படிக் கண்டுபிடித்ததில் நியூட்ரான் விண்மீன்களின் பளு, பரிதியின் பளுவைப் போல் 1.4 மடங்கு (சந்திரசேகர் வரம்பு) இருந்ததாக அறியப்பட்டது. இரட்டை அமைப்பில் நான்கு நியூட்ரான் விண்மீன்கள் அண்டக் கோள்களைக் கொண்டுள்ளதாக அறியப் படுகிறது ! கருந்துளைகள் (Black Holes) மிகவும் கனமானதால் “சந்திரசேகர் வரம்பு” ஒரு பிண்டத்தை நியூட்ரான் விண்மீனா அல்லது கருந்துளையா என்று அடையாளம் காண உதவுகிறது !

Fig. 5
What Are Neutron Stars ?

பால்வீதி விண்மீன் கொத்துக்களில் காந்த விண்மீன்களைத் தேடல்

அமெரிக்காவின் ராச்செஸ்டர் தொழில் நுணுக்கக் கூடத்தின் வானியல் விஞ்ஞானி டோனால்டு ·பைகர் நமது பால்வீதி காலக்ஸியின் விண்மீன் கொத்துக்களை (Star Clusters) உளவி குறைந்தது 100 காந்த விண்மீன்கள் அவற்றில் ஒளிந்து கொண்டிருக்கலாம் என்று கூறுகிறார். அப்பணிகளுக்கு நாசாவின் ஹப்பிள் தொலைநோக்கி, ஸ்பிட்ஸர் விண்ணோக்கி, சந்திரா எக்ஸ்-ரே தொலைநோக்கி, கிளாஸ்ட் தொலைநோக்கி போன்றவையும் ஹவாயியில் உள்ள உட்சிவப்புக் கருவிகள் பயன்படுகின்றன. நாசாவின் கிளாஸ்ட் தொலைநோக்கி [Gamma-Ray Large Area Space Telescope (GLAST)] காமாக் கதிர் வெடிப்புகளைக் காணும். நியூட்ரான் விண்மீன், துடிப்பு விண்மீன் ஆகியவற்றைக் கண்டுபிடிக்கும். கருந்துளை, கரும் பிண்டம், அகிலக் கதிர்களைப் பற்றி அறிய உதவும். அதாவது இதுவரை 10% காந்த விண்மீன்களைத்தான் விஞ்ஞானிகள் கண்டுபிடித்துள்ளார். இத்தகைய அசுரக் காந்த விண்மீன்களை ஏன் விஞ்ஞானிகள் தேடிப் பதிவு செய்ய வேண்டும் என்னும் வினா நம்மிடையே எழுகிறது. உதாரணமாக 2004 டிசம்பர் 27 ஆம் தேதி அடித்த பேரளவுக் காமாக் கதிர்ப் புயலின் பூதள விளைவுகள் பல விஞ்ஞானிகளுக்கு அச்சத்தை உண்டாக்கி யிருக்கிறது ! விண்வெளியில் ஏற்படும் இயற்கையின் விந்தை நிகழ்ச்சிகளால் பூமியில் விளையும் பூகம்பங்கள், எரிமலைகள், சுனாமிகள், மின்காந்த அலை அபாயங்கள் ஆகியவற்றுக்கு எந்தத் தொடர்பும் உள்ளதா என்று உளவி ஆராய உதவியாய் இருக்கும் !

Fig. 6
Gamma-Ray Bursts initiate
Earthly Disasters

+++++++++++

தகவல்கள்:

Picture Credits: NASA, JPL; National Geographic; Time Magazine, Discovery, Scientific American & Astronomy Magazines, Science Illustrated, Wikipedia & Earth Science & the Environmental Book.

1. Our Universe – National Geographic Picture Atlas By: Roy A. Gallant (1986)
2. 50 Greatest Mysteries of the Universe – How Did the Moon form ? (Aug 21, 2007)
3. Astronomy Facts File Dictionary (1986)
4. The Practical Astronomer By Brian Jones & Stephen Edberg (1990)
5. National Geographic – Invaders from Space – Meteorites (Sep 1986)
6. Cosmos By Carl Sagan (1980)
7. Dictionary of Science – Webster’s New world (1998)
8. Physics for Poets By : Robert March (1983)
9. Atlas of the Skies (2005)
10 Universe Sixth Edition By: Roger Freedman & William Kaufmann III (2002)
10 (a) http://www.thinnai.com/?module=displaystory&story_id=40802141&format=html (Gamma Ray Bursts)
10 (b) http://www.thinnai.com/?module=displaystory&story_id=40801031&format=html (Neutron Stars)
10 (c) http://www.thinnai.com/?module=displaystory&story_id=40905121&format=html (Death Stars)
10(d) http://www.thinnai.com/?module=displaystory&story_id=40905281&format=html (Harmful Death Stars)
11 Space Com – Origins of the Universe’s Most Powerful Magnets (The Magnetars) By : Michael Schirber (Feb 1, 2005)
12 Extreme Universe : Magnetic Fields & Magnetars Posted By : Jcconwell in Astronomy (Mar 12, 2009)
13 Science Illustrated – Death Star – Could the Most Magnetic Objects (Magnetars) in the Universe Cause Extinction on Earth ? (Jan-Feb 2009)
14 From Wikipedea – Magnetar (May 1, 2009).
15 Space & Earth – Integral Looks at Earth to Seek Source ogf Cosmic Radiation (Mar 16, 2006)
16 BBC News – NASA’s Eye on the Violent Cosmos By Paul Rincon [June 6, 2008]
17 BBC News – A Glimpse of Ancient Dying Stars By Victoria Gill (Sep 7, 2009)
18 Astronomy – Gammy Rays from Monster Stars By Philips Plait (Feb 7, 2007)
19 Thunderbolt Info – Magnetic Monsters (May 22, 2009)
20 Astronomy Magazine – In Search of the Galaxy’s Magnetic Monsters By : Steve Nadis (September 2009)

++++++++++++++++
S. Jayabarathan (jayabarat@tnt21.com) (August 13, 2009)

Series Navigation