वैज्ञानिकों ने एक बहुत ही अहम सिस्टम का खुलासा किया है, जो बताता है कि तेजी से घूमने वाले ब्लैक होल के आसपास का पदार्थ, अत्यधिक दोलन (Oscillation) करने वाले एक्स-रे का उत्सर्जन क्यों कर सकता है. इसको एक्रिशन डिस्क भी कहा जाता है. यह स्टडी आवृत्ति (Frequency) की एक डिटेल सीरीज में एक्स-रे की झिलमिलाहट तैयार करने के लिए एक सिंगल फीजिकल सिस्टम पर फोकस है. इन विदेशी खगोलीय पिंडों के सैद्धांतिक मॉडलिंग में रेंडम घटनाओं को कम करता है.
ब्लैक होल, ब्रह्मांड की सबसे कॉम्पैक्ट वस्तु, बड़े पैमाने पर गुरुत्वाकर्षण के साथ जो प्रकाश को भी बाहर निकलने से रोकती है, अपनी धुरी के चारों ओर घूम सकती है. अपने मजबूत गुरुत्वाकर्षण की तरफ से ब्लैक होल की ओर खींचे गए पदार्थ को एक्रिशन फ्लो कहा जाता है. यह बहुत तेज स्पीड से अंदर की तरफ गिरता है, जिससे गैर-थर्मल रेडिएशन पैदा होता है.
यह रेडिएशन अक्सर चमक में लगभग नियमित डिफरेंस दिखाता है, जिसे QPO कहा जाता है. ब्लैक होल एक्स-रे बायनेरिज में, इन दोलनों में एक चक्र प्रति सेकंड से कम से लेकर कई सौ चक्र प्रति सेकंड तक की आवृत्तियां हो सकती हैं. पिछले अध्ययन या तो कम आवृत्ति दोलनों की व्याख्या कर सकते थे, या उच्च आवृत्ति दोलनों की व्याख्या करने के लिए अन्य विदेशी प्रक्रिया को लागू करना पड़ा.
इस अंतर को भरने के लिए, भारत सरकार के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (DST) के एक स्वायत्त संस्थान, आर्यभट्ट रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ ऑब्जर्वेशनल साइंसेज (ARIES) के वैज्ञानिकों ने यह समझाने का काम किया कि कैसे एक स्पिनिंग ब्लैक होल के चारों ओर ग्रोथ के झटकों के ऑसिलेशन फ्रीक्वेंसी की इस डिटेल सीरीज का प्रोडक्शन करते हैं.
उन्होंने ब्लैक होल के चारों ओर चिपचिपे एक्रिशन प्रवाह के व्यवहार को मॉडल करने के लिए ARIES में न्यूमेरिकल एंड सैद्धांतिक एस्ट्रोफिजिक्स ग्रुप की तरफ से डेवलप एक कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग किया. निकोलस कोपरनिकस एस्ट्रोनॉमिकल सेंटर, पोलैंड और एमजेपी रोहिलखंड विश्वविद्यालय, बरेली के वैज्ञानिक भी एआरआईईएस के सनित देबनाथ और डॉ. इंद्रनील चट्टोपाध्याय के नेतृत्व में इस काम में शामिल थे.
सिमुलेशन पदार्थ की गति का अनुसरण करता है और यह सुनिश्चित करता है कि ऊर्जा, द्रव्यमान और गति जैसी महत्वपूर्ण भौतिक मात्राएं रिजर्व हैं. इससे रिसर्चर्स को यह समझने में मदद मिली कि ये तेजी से चलने वाले प्रवाह किस तरह का व्यवहार करते हैं और उनके दोलन ब्लैक होल से रेडिएशन में देखी गई डायवर्सिटी का प्रोडक्शन कैसे कर सकते हैं.
उनके नतीजे हाल ही में जर्नल ऑफ हाई एनर्जी एस्ट्रोफिजिक्स (JHEAP) में पब्लिश हुए थे. रिसर्चर्स ने पाया कि जब एक्रिशन प्रवाह की चिपचिपाहट एक निश्चित महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक हो जाती है, तो डिस्क में सामान्य रूप से स्थिर झटका अस्थिर हो जाता है और दोलन करना शुरू कर देता है. एक्रिशन डिस्क में ये दोलन एमिट हुए रेडिएशन में नियमित बदलाव पैदा कर सकते हैं, जिसे प्रकाश की पीरियॉडिक झिलमिलाहट के रूप में देखा जाता है, जिसे क्वासी पीरियॉडिक ऑसिलेशन (QPO) के तौर पर जाना जाता है.
स्टडी से यह भी पता चला है कि ब्लैक होल के स्पिन का झटके की गति और क्यूपीओ की फ्रीक्वेंसी पर गहरा प्रभाव पड़ता है. धीरे-धीरे घूमने वाले ब्लैक होल में, चिपचिपाहट दोलन झटके की औसत स्थिति को ब्लैक होल से दूर धकेलती है, जिसका नतीजा मुख्य रूप से कम आवृत्ति वाले क्यूपीओ होते हैं.
इसके विपरीत, तेजी से घूमने वाले ब्लैक होल झटके को ब्लैक होल के करीब खींचते हैं, जिससे आवृत्तियों की एक डिटेल सीरीज पर क्यूपीओ का उत्पादन होता है. बहुत अधिक स्पिन वाले ब्लैक होल के लिए अनुमानित QPO फ्रीक्वेंसी ब्लैक होल के लिए सूर्य के मास का लगभग दस गुना अधिक हो सकती हैं, जो ब्लैक होल एक्स-रे बाइनरी सिस्टम में देखी गई हाई फ्रिक्वेंसी वेरिएशन के समान है.
सिमुलेशन से यह भी पता चलता है कि जैसे-जैसे ब्लैक होल तेजी से घूमता है, झटका ब्लैक होल के करीब जाता है और इसके दोलन अधिक स्पष्ट हो जाते हैं. दिलचस्प बात यह है कि स्टडी में क्यूपीओ फ्रीक्वेंसी और फोटॉन फ्लो के साथ आवृत्ति या दूसरे शब्दों में फोटॉन सूचकांक के बीच एक स्पष्ट संबंध पाया गया, जो स्पिनिंग ब्लैक होल के आसपास ऊर्जावान वातावरण को समझने के लिए एक और उपयोगी सुराग प्रदान करता है.
ये नतीजे इस बात के लिए एक स्पष्ट फीजिकल एक्सप्लेनेशन प्रदान करते हैं कि एक्स-रे बाइनरी सिस्टम में तेजी से घूमने वाले ब्लैक होल अधिक फ्रीक्वेंसी वाले क्यूपीओ का उत्पादन क्यों कर सकते हैं. रिसर्चर्स के अनुसार, यह इंटर्नल फ्रिक्शन या चिपचिपाहट की उपस्थिति में एक्रिशन प्रवाह का अनुकरण करने वाला पहला न्यूमेरिकल स्टडी है और जहां एक रिलेटिव फ्लूड के थर्मोडायनामिक संबंधों को लागू किया गया है.
यह सिमुलेशन दर्शाता है कि ब्लैक होल का स्पिन सबसे यथार्थवादी परिदृश्य में क्यूपीओ की फ्रीक्वेंसी को कैसे प्रभावित कर सकता है. ये नतीजे वैज्ञानिकों को इन सिस्टम से देखे गए एक्स-रे एमिशन में तेजी से बदलाव की उत्पत्ति को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकते हैं.