সিগনাস সুপারবাবলের হ্যালোস্যাট বিশ্লেষণ: গঠন, শক্তি ও উৎপত্তি

সারসংক্ষেপ

সিগনাস সুপারবাবল (সিএসবি) স্থানীয় সর্পিল বাহুর দিকে অবস্থিত প্রায় ১৩ ডিগ্রি প্রশস্ত নরম এক্স-রে বিকিরণের একটি উল্লেখযোগ্য অঞ্চল। এই বিস্তৃত কাঠামো সম্ভবত নিকটবর্তী নক্ষত্র প্রসবকেন্দ্র থেকে ক্রমাগত নাক্ষত্রিক বায়ু ও সুপারনোভা অথবা একটি একক বিপর্যয়কর ঘটনা—হাইপারনোভা থেকে সৃষ্টি হয়েছে। হ্যালোস্যাটের সামর্থ্য ব্যবহার করে, সিএসবি অঞ্চলের মধ্যে চারটি অ-অধিভুক্ত ১০-ডিগ্রি ব্যাসের ক্ষেত্র ০.৪-৭ keV শক্তি ব্যান্ড জুড়ে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল। বিশ্লেষণে সমস্ত ক্ষেত্রে সামঞ্জস্যপূর্ণ শোষণ ও তাপমাত্রা প্রকাশ পেয়েছে, যার ওজনযুক্ত গড় যথাক্রমে 6.1×10²¹ cm⁻² এবং ০.১৯০ keV। এই অভিন্ন বৈশিষ্ট্যগুলো ইঙ্গিত দেয় যে সিএসবি একটি সমন্বিত সত্তা যা সম্ভবত একটি একক ঘটনা থেকে উদ্ভূত। একটি খোলকের মতো ভৌত মডেলের ভিত্তিতে সিএসবির মোট তাপীয় শক্তি আনুমানিক 4×10⁵২ erg হিসাবে অনুমান করা হয়েছে। সিগনাস ওবি সমিতিগুলোর শোষণ ও দূরত্ব অনুমান পরীক্ষা করা হয়েছে, যা নির্দেশ করে যে সিএসবির শোষণ সিগ ওবি১-এর শোষণের সাথে সবচেয়ে ঘনিষ্ঠভাবে মিলে যায়, যা সিএসবিকে ১.১-১.৪ kpc-এর একটি তুলনীয় দূরত্বে স্থাপন করে।

১. ভূমিকা

সিগনাস সুপারবাবল (সিএসবি) প্রথম শনাক্ত করা হয়েছিল ১৯৮০ সালে এইচইএও ১ উপগ্রহের পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে, যা সিগনাস নক্ষত্রমণ্ডলে ছায়াপথীয় সমতলের নিকটে একটি বিস্তৃত নরম এক্স-রে কাঠামো প্রকাশ করে। এই আবিষ্কার একই অঞ্চলে পূর্বে পর্যবেক্ষণকৃত অবলোহিত, অপটিক্যাল ও রেডিও কাঠামোর সাথে সংযুক্ত হয়, যাকে সম্মিলিতভাবে সিএসবি নামে অভিহিত করা হয়। ক্যাশ et al. (১৯৮০)-এর প্রাথমিক পরিমাপ নির্দেশ করেছিল যে এক্স-রে বিকিরণ আকাশের ১৩ ডিগ্রি জুড়ে বিস্তৃত, যা শোষণ পরিমাপ থেকে প্রাপ্ত আনুমানিক ২ kpc দূরত্বে প্রায় ৪৫০ pc-এর একটি ভৌত ব্যাসের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। সিএসবির আপাত নালের আকার মূলত হস্তক্ষেপকারী সিগনাস রিফট (উত্তরীয় কোলস্যাক বা সিগনাসের গ্রেট রিফট নামেও পরিচিত) দ্বারা সৃষ্ট একটি কৃত্রিম প্রভাব, যা একটি উল্লেখযোগ্য ধূলির মেঘ এবং এটি বুদ্বুদের কেন্দ্রীয় অঞ্চলকে আড়াল করে।

সিএসবিকে ঘিরে রয়েছে নয়টি ওবি সমিতি, যার মধ্যে উল্লেখযোগ্য সিগনাস ওবি২ সমিতি। সিগনাস ওবি২ উল্লেখযোগ্য কারণ এতে ১০০টিরও বেশি ও-টাইপ নক্ষত্র রয়েছে, যা এটিকে এই ধরনের নক্ষত্রের বৃহত্তম ঘনত্ব এবং আমাদের ছায়াপথে শনাক্তকৃত সর্বাধিক ভরযুক্ত তরুণ নাক্ষত্রিক সমিতি করে তোলে (Knödlseder, ২০০০)। সিএসবির দিকে দৃষ্টির রেখা স্থানীয় সর্পিল বাহুর সাথে মিলে যায়, যার ফলে একাধিক জ্যোতির্বিদ্যা-related বস্তুর উপরিপাতন ঘটে। এই সমন্বয় পর্যবেক্ষণকৃত কাঠামোগুলো পৃথক সত্তা নাকি একাধিক উপরিপাতিত বস্তুর সমন্বয় তা নির্ধারণ করা জটিল করে তোলে। বুদ্বুদের বিভিন্ন অঞ্চলের পরস্পরবিরোধী দূরত্ব পরিমাপ সিএসবির সঠিক প্রকৃতি বোঝাকে আরও অস্পষ্ট করেছে।

দূরত্ব গবেষণা প্রায়শই শোষণ পরিমাপের উপর নির্ভর করে, যা মোট হাইড্রোজেন কলাম ঘনত্ব (N_H) দ্বারা পরামিতিকৃত। হস্তক্ষেপকারী ছায়াপথীয় পদার্থের কারণে সাধারণত বেশি দূরত্ব বেশি শোষণের সাথে সম্পর্কিত। সিএসবির জন্য, পরস্পরবিরোধী N_H পরিমাপ যৌগিক এবং পৃথক কাঠামোগত উৎপত্তি উভয়কেই সমর্থন করেছে। Uyaniker et al. (২০০১) বিভিন্ন সিএসবি অঞ্চলে পরিবর্তনশীল N_H মান রিপোর্ট করেছেন, যা সর্পিল বাহু বরাবর দৃষ্টির রেখার উপর নির্ভরশীল একটি যৌগিক প্রকৃতির ইঙ্গিত দেয়। বিপরীতভাবে, Kimura et al. (২০১৩) সিএসবি জুড়ে সামঞ্জস্যপূর্ণ N_H মান পেয়েছেন, যা একটি একীভূত কাঠামোর ব্যাখ্যাকে সমর্থন করে।

সিএসবি যদি সত্যিই একটি একীভূত কাঠামো হয়, তবে এর বিশাল আকার ব্যাখ্যা করা একটি চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে। ক্যাশ et al. (১৯৮০) ২ kpc দূরত্বের জন্য সিএসবির মোট তাপীয় শক্তি 6×10⁵¹ erg-এর বেশি হবে বলে অনুমান করেছিলেন, যা একটি একক ঘটনার পরিবর্তে ৩০-১০০টি সুপারনোভার ধারাবাহিকতা জড়িত উৎপত্তিকে পক্ষ করে। তবে, একটি একক ঘটনার উৎপত্তির জন্য একটি অত্যন্ত শক্তিশালী সুপারনোভার প্রয়োজন হবে, যাকে হাইপারনোভা (Paczyński, ১৯৯৮) বলা হয়। হাইপারনোভার জন্য পর্যবেক্ষণমূলক প্রমাণ বিদ্যমান, যেমন SN1998bw, যা প্রাথমিক গতিশক্তি 2-5×10⁵² erg প্রদর্শন করেছিল—যা সাধারণ সুপারনোভার চেয়ে একটি মাত্রা বড়—এবং এটি সম্ভবত প্রায় ৪০ সৌর ভরের একটি পূর্বসূরি নক্ষত্র থেকে উদ্ভূত হয়েছিল (Iwamoto et al., ১৯৯৮)। এই শক্তির পরিসর সিএসবিতে পর্যবেক্ষণকৃত শক্তির সাথে তুলনীয়, যা একটি হাইপারনোভা উৎপত্তির সম্ভাবনা উত্থাপন করে। বিকল্পভাবে, সিএসবি নিকটবর্তী ওবি সমিতিগুলোর বিশাল নক্ষত্র থেকে একাধিক সুপারনোভা এবং নাক্ষত্রিক বায়ুর সংমিশ্রণের ফলাফল হতে পারে।

২. পর্যবেক্ষণ ও পদ্ধতি

এই গবেষণায় হ্যালোস্যাট থেকে প্রাপ্ত তথ্য ব্যবহার করা হয়েছে, যা একটি কিউবস্যাট-ভিত্তিক এক্স-রে টেলিস্কোপ যা নরম এক্স-রে পটভূমি মানচিত্রায়ন এবং বিস্তৃত এক্স-রে উৎস অধ্যয়নের জন্য নকশা করা হয়েছে। হ্যালোস্যাট সিএসবি অঞ্চলের মধ্যে চারটি অ-অধিভুক্ত ক্ষেত্র পর্যবেক্ষণ করেছে, যার প্রতিটির ব্যাস ১০ ডিগ্রি, যা ০.৪-৭ keV শক্তি ব্যান্ড covering করে। পর্যবেক্ষণগুলোর লক্ষ্য ছিল সিএসবির এক্স-রে বিকিরণ, শোষণ ও তাপমাত্রার স্থানিক অভিন্নতা চিহ্নিত করা।

তথ্য হ্রাসকরণ প্রক্রিয়ায় এক্স-রে জ্যোতির্বিদ্যার জন্য মানক পদ্ধতি জড়িত ছিল, যার মধ্যে উচ্চ পটভূমি সময়ের জন্য ফিল্টার করা, যন্ত্রগত প্রভাব সংশোধন এবং পটভূমি অবদান বিয়োগ করা অন্তর্ভুক্ত। বর্ণালী বিশ্লেষণ XSPEC ব্যবহার করে performed হয়েছিল, যেখানে মডেলগুলো foreground এবং background উপাদানগুলোর জন্য হিসাব করে। প্রাথমিক ফোকাস ছিল সিএসবির প্লাজমা বিকিরণের হাইড্রোজেন কলাম ঘনত্ব (N_H) এবং তাপমাত্রা (kT) পরিমাপ করা।

সিএসবির মোট তাপীয় শক্তি অনুমান করতে, একটি খোলকের মতো ভৌত মডেল গৃহীত হয়েছিল, একটি গোলাকার কাঠামো ধরে নিয়ে যার ব্যাসার্ধ কৌণিক আকার এবং দূরত্ব অনুমান থেকে প্রাপ্ত। শক্তি গণনা বুদ্বুদের আয়তনের উপর পর্যবেক্ষণকৃত এক্স-রে luminosity একীভূত করেছিল, প্লাজমা