ಕ್ಷೀರಪಥದ ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿ ವಿಶ್ವದ ಅತ್ಯಂತ ವೇಗದ ನಕ್ಷತ್ರ ಪತ್ತೆ: ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯ ರಹಸ್ಯ ಬಿಡಿಸಲಿದೆಯೇ S301?

ಖಗೋಳಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ನಮ್ಮ ಕ್ಷೀರಪಥದ ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿರುವ ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯ ಸುತ್ತ ಅತ್ಯಂತ ವೇಗವಾಗಿ ಪರಿಭ್ರಮಿಸುವ 'S301' ಎಂಬ ನಕ್ಷತ್ರವನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಿದ್ದಾರೆ. ಈ ನಕ್ಷತ್ರದ ಅಸಾಧಾರಣ ವೇಗ ಮತ್ತು ವಿಶಿಷ್ಟ ಕಕ್ಷೆಯು, ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅರಿಯಲು ಮತ್ತು ಐನ್‌ಸ್ಟೈನ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡಲಿದೆ.

ನಮ್ಮ ಕ್ಷೀರಪಥ (Milky Way) ನಕ್ಷತ್ರಪುಂಜದ ಹೃದಯಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಬೃಹತ್ ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯ (Black Hole) ಸುತ್ತಲೂ ಅತ್ಯಂತ ವೇಗವಾಗಿ ಪರಿಭ್ರಮಿಸುವ ಅಪರೂಪದ ನಕ್ಷತ್ರವೊಂದನ್ನು ಖಗೋಳಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಿದ್ದಾರೆ. 'S301' ಎಂದು ಹೆಸರಿಸಲಾದ ಈ ನಕ್ಷತ್ರವು ಪ್ರತಿ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ಸುಮಾರು 25,000 ಕಿಲೋಮೀಟರ್ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತಿದ್ದು, ಪ್ರಸ್ತುತ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಕಂಡುಕೊಂಡಂತೆ ನಮ್ಮ ನಕ್ಷತ್ರಪುಂಜದಲ್ಲೇ ಅತ್ಯಂತ ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ನಕ್ಷತ್ರ ಎಂಬ ಹೆಗ್ಗಳಿಕೆಗೆ ಪಾತ್ರವಾಗಿದೆ.

ಈ ನಕ್ಷತ್ರವು ತನ್ನ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವಾಗ ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯ ಅತ್ಯಂತ ಸಮೀಪಕ್ಕೆ ಬಂದಾಗ ಈ ಅಸಾಧಾರಣ ವೇಗವನ್ನು ತಲುಪುತ್ತದೆ. ಇದು ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದ ಶೇಕಡಾ 8 ಕ್ಕಿಂತಲೂ ಅಧಿಕವಾಗಿದ್ದು, ಸಾಮಾನ್ಯ ಪ್ರಯಾಣಿಕ ವಿಮಾನದ ವೇಗಕ್ಕಿಂತ ಸರಿಸುಮಾರು 1,00000 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ವೇಗವಾಗಿದೆ!

ಧನು ರಾಶಿ A ಮತ್ತು S301 ನಕ್ಷತ್ರದ ವಿಶಿಷ್ಟ ಕಕ್ಷೆ

ಭೂಮಿಯಿಂದ ಸುಮಾರು 26,000 ಬೆಳಕಿನ ವರ್ಷಗಳ ದೂರದಲ್ಲಿರುವ 'ಧನು ರಾಶಿ A*' (Sagittarius A*) ಎಂಬುದು ಕ್ಷೀರಪಥದ ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿರುವ ಅತಿ ಬೃಹತ್ (Supermassive) ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯಾಗಿದೆ. ಇದರ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ನಮ್ಮ ಸೂರ್ಯನಿಗಿಂತ ಸುಮಾರು 40 ಲಕ್ಷ (4 ಮಿಲಿಯನ್) ಪಟ್ಟು ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ.

MPE (ಮ್ಯಾಕ್ಸ್ ಪ್ಲಾಂಕ್ ಇನ್‌ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಫಾರ್ ಎಕ್ಸ್‌ಟ್ರಾಟೆರೆಸ್ಟ್ರಿಯಲ್ ಫಿಸಿಕ್ಸ್) ನೇತೃತ್ವದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ತಂಡವು 'ನೇಚರ್' ಪತ್ರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಈ ಆವಿಷ್ಕಾರವನ್ನು ಪ್ರಕಟಿಸಿದೆ. S301 ನಕ್ಷತ್ರವು ಧನು ರಾಶಿ A* ಸುತ್ತ ಒಂದು ಪೂರ್ಣ ಪ್ರದಕ್ಷಿಣೆ ಹಾಕಲು ಕೇವಲ 8.7 ವರ್ಷಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ತನ್ನ ಕಕ್ಷೆಯ ಅತ್ಯಂತ ಹತ್ತಿರದ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ, ಈ ನಕ್ಷತ್ರವು ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಗೆ ಎಷ್ಟು ಸಮೀಪ ಬರುತ್ತದೆ ಎಂದರೆ, ಸೂರ್ಯ ಮತ್ತು ಶನಿ ಗ್ರಹದ ನಡುವಿನ ಅಂತರಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾದ ದೂರಕ್ಕೆ ತಲುಪುತ್ತದೆ. ಈ ಹಿಂದೆ ದಾಖಲೆ ಹೊಂದಿದ್ದ 'S2' ಎಂಬ ನಕ್ಷತ್ರಕ್ಕಿಂತ ಇದು 10 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯ ಸಮೀಪಕ್ಕೆ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತದೆ.

ಸುಧಾರಿತ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಮೂಲಕ ಪತ್ತೆ

S301 ನಕ್ಷತ್ರವು ಅತ್ಯಂತ ಮಸುಕಾಗಿದ್ದು (ರಾತ್ರಿ ಆಕಾಶದಲ್ಲಿ ಕಾಣುವ ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ 'ಬೆಟೆಲ್‌ಗ್ಯೂಸ್' ನಕ್ಷತ್ರಕ್ಕಿಂತ 200 ಕೋಟಿ ಪಟ್ಟು ಮಸುಕು), ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯ ತೀವ್ರ ಬೆಳಕಿನ ಪ್ರಭಾವದಲ್ಲಿದ್ದ ಕಾರಣ ಸಾಮಾನ್ಯ ದೂರದರ್ಶಕಗಳಿಂದ ಇದನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವುದು ಅಸಾಧ್ಯವಾಗಿತ್ತು.

ಖಗೋಳಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ಚಿಲಿಯಲ್ಲಿರುವ ಯುರೋಪಿಯನ್ ಸದರ್ನ್ ಅಬ್ಸರ್ವೇಟರಿಯ (ESO) 'ವೆರಿ ಲಾರ್ಜ್ ಟೆಲಿಸ್ಕೋಪ್ ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್' (VLTI) ಮತ್ತು ಅದಕ್ಕೆ ಅಳವಡಿಸಲಾದ ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಸಾಧನವಾದ GRAVITY+ ಅನ್ನು ಬಳಸಿದರು. ನಾಲ್ಕು ದೊಡ್ಡ ದೂರದರ್ಶಕಗಳ ಬೆಳಕನ್ನು ಒಂದೇ ಕಡೆ ಜೋಡಿಸಿ 200 ಮೀಟರ್ ಅಗಲದ ವರ್ಚುವಲ್ ದೂರದರ್ಶಕದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುವ ಮೂಲಕ, 2023 ರಲ್ಲಿ ಈ ಮಸುಕಾದ ನಕ್ಷತ್ರವನ್ನು ಪ್ರಥಮ ಬಾರಿಗೆ ಗುರುತಿಸಲಾಯಿತು. ನಂತರ 2017 ಮತ್ತು 2021 ರ ಹಳೆಯ ಡೇಟಾವನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಿ ಇದರ ಕಕ್ಷೆಯ ಪಥವನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ನಕ್ಷೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು.

ಆಲ್ಬರ್ಟ್ ಐನ್‌ಸ್ಟೈನ್ ಸಿದ್ಧಾಂತಕ್ಕೆ ಮತ್ತೊಂದು ಸಾಕ್ಷಿ

ಐನ್‌ಸ್ಟೈನ್ ಅವರ ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಾಪೇಕ್ಷತಾ ಸಿದ್ಧಾಂತದ (Theory of General Relativity) ಪ್ರಕಾರ, ಚಲಿಸುವ ಅಥವಾ ತಿರುಗುವ ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯು ತನ್ನ ಸುತ್ತಲಿನ ಸ್ಥಳ (Space) ಮತ್ತು ಸಮಯವನ್ನು (Time) ತನ್ನೊಂದಿಗೆ ಎಳೆಯುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು 'ಲೆನ್ಸ್-ಥಿರ್ರಿಂಗ್ ಪ್ರಿಸೆಷನ್' (Lense-Thirring Precession) ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (Mass) ಮತ್ತು ಅದರ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ವೇಗ (Spin) - ಇವೆರಡು ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯ ಪ್ರಮುಖ ಲಕ್ಷಣಗಳಾಗಿವೆ. ನಮಗೆ ಈಗಾಗಲೇ ಅದರ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಅಂದಾಜಿದ್ದು, S301 ನಕ್ಷತ್ರವು ಪ್ರದಕ್ಷಿಣೆ ಹಾಕುವ ಹಾದಿಯನ್ನು ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿ ಗಮನಿಸುವುದರ ಮೂಲಕ ಕಪ್ಪು ಕುಳಿ ಎಷ್ಟು ವೇಗವಾಗಿ ತಿರುಗುತ್ತಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಲಿದೆ. ಮುಂದಿನ ಪ್ರಮುಖ ಅವಕಾಶವು 2031 ರಲ್ಲಿ ಬರಲಿದ್ದು, ಆಗ S301 ನಕ್ಷತ್ರವು ಮತ್ತೆ ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯ ಅತ್ಯಂತ ಸಮೀಪಕ್ಕೆ ಹಾದುಹೋಗಲಿದೆ.

ನಕ್ಷತ್ರದ ರಹಸ್ಯಮಯ ಹಿನ್ನೆಲೆ: 'ಹಿಲ್ಸ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ' (Hills Mechanism)

ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯ ತೀವ್ರ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ವಲಯದಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಹೊಸ ನಕ್ಷತ್ರಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಹಾಗಾದರೆ S301 ಅಲ್ಲಿಗೆ ತಲುಪಿದ್ದು ಹೇಗೆ? ಇದಕ್ಕೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು 'ಹಿಲ್ಸ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ' ಎಂಬ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ನೀಡುತ್ತಾರೆ.

ಈ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪ್ರಕಾರ, S301 ಎಂಬುದು ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಎರಡು ನಕ್ಷತ್ರಗಳ ಜೋಡಿಯಾಗಿ (Binary System) ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯತ್ತ ಪ್ರಯಾಣಿಸಿರಬಹುದು. ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯ ರಾಕ್ಷಸಿ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯು ಈ ಜೋಡಿಯನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಿ, S301 ನಕ್ಷತ್ರವನ್ನು ತನ್ನ ಬಿಗಿಯಾದ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಬಂಧಿಸಿಕೊಂಡು, ಇನ್ನೊಂದು ನಕ್ಷತ್ರವನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಕ್ಷೀರಪಥದಿಂದ ಹೊರಕ್ಕೆ ಎಸೆದಿರಬಹುದು. 2019 ರಲ್ಲಿ ಪತ್ತೆಯಾದ 'S5-HVS1' ಎಂಬ ಅತ್ಯಂತ ವೇಗದ ನಕ್ಷತ್ರವು ಈ S301 ನ ಕಳೆದುಹೋದ ಜೋಡಿ ನಕ್ಷತ್ರವಿರಬಹುದು ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಅಂದಾಜಿಸಿದ್ದಾರೆ.

ಸರಳವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ನಂಬಲಾಗದ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಸುತ್ತುತ್ತಿರುವ S301 ನಕ್ಷತ್ರದ ಮುಂದಿನ ಅವಲೋಕನಗಳು, ಕ್ಷೀರಪಥದ ಕೇಂದ್ರಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಕಪ್ಪು ಕುಳಿಯ ಸ್ಪಿನ್ ಹಾಗೂ ನಕ್ಷತ್ರಗಳ ಉಗಮದ ರಹಸ್ಯಗಳನ್ನು ಬಿಡಿಸಲು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ ಮಹತ್ವದ ದಾರಿದೀಪವಾಗಲಿದೆ.