यदि खगोल विज्ञान के आधुनिक युग को कुछ शब्दों में संक्षेपित किया जा सकता है, तो यह संभवतः “परिवर्तनशील प्रतिमानों का युग” होगा।
अगली पीढ़ी के दूरबीनों, उपकरणों और मशीन लर्निंग की बदौलत, खगोलशास्त्री ब्रह्माण्ड संबंधी रहस्यों की गहन जांच कर रहे हैं, खोजें कर रहे हैं और पूर्वकल्पित धारणाओं को तोड़ रहे हैं।
इसमें शामिल है कि नए तारों के चारों ओर ग्रहों की प्रणाली कैसे बनती है, जिसे वैज्ञानिकों ने पारंपरिक रूप से नेबुलर परिकल्पना का उपयोग करके समझाया है। यह सिद्धांत बताता है कि तारा प्रणालियाँ गैस और धूल के बादलों (नीहारिकाओं) से बनती हैं जो गुरुत्वाकर्षण पतन का अनुभव करती हैं, जिससे एक नया तारा बनता है।
बची हुई गैस और धूल नए तारे के चारों ओर एक प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क में जमा हो जाती है, जो धीरे-धीरे ग्रहों का निर्माण करने के लिए एकत्रित होती है। स्वाभाविक रूप से, खगोलविदों का मानना है कि ग्रहों की संरचना डिस्क से ही मेल खाएगी।
हालाँकि, दूर के तारा मंडल में अभी भी विकसित हो रहे एक्सोप्लैनेट की जांच करते समय, खगोलविदों की एक टीम ने ग्रह के वायुमंडल में गैसों और डिस्क के भीतर गैसों के बीच एक बेमेल को उजागर किया। इन निष्कर्षों से संकेत मिलता है कि प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क और उनके द्वारा बनाए गए ग्रहों के बीच संबंध अधिक जटिल हो सकते हैं।
टीम का नेतृत्व नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी में सेंटर फॉर इंटरडिसिप्लिनरी एक्सप्लोरेशन एंड रिसर्च इन एस्ट्रोफिजिक्स (CIERA) से पोस्टडॉक्टोरल एसोसिएट चिह-चुन “डिनो” ह्सू ने किया था।
उनके और उनके सहयोगियों के साथ कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (कैलटेक), यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफोर्निया सैन डिएगो (यूसीएसडी), और यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफोर्निया लॉस एंजिल्स (यूसीएलए) के शोधकर्ता भी शामिल हुए। पेपर जो उनके निष्कर्षों का विवरण देता है, “पीडीएस 70बी तारकीय-जैसा कार्बन-टू-ऑक्सीजन अनुपात दिखाता है,” हाल ही में प्रकाशित हुआ द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स.
अपने अध्ययन के लिए, टीम ने पीडीएस 70बी से स्पेक्ट्रा प्राप्त करने के लिए केक प्लैनेट इमेजर एंड कैरेक्टराइज़र (केपीआईसी), डब्ल्यूएम केक वेधशाला में एक नया उपकरण, पर भरोसा किया। यह अभी भी बन रहा एक्सोप्लैनेट पृथ्वी से लगभग 366 प्रकाश वर्ष दूर स्थित एक युवा परिवर्तनशील तारे (केवल ~5 मिलियन वर्ष पुराना) की परिक्रमा करता है।
यह खगोलविदों के लिए जाना जाने वाला एकमात्र प्रोटोप्लैनेट है जो परिस्थितिजन्य डिस्क की गुहा में रहता है जिससे वे बने हैं, जो इसे उनके जन्म के वातावरण में एक्सोप्लैनेट गठन और विकास का अध्ययन करने के लिए आदर्श बनाता है।
नॉर्थवेस्टर्न में भौतिकी और खगोल विज्ञान के सहायक प्रोफेसर जेसन वांग, जिन्होंने ह्सू को सलाह दी थी, ने नॉर्थवेस्टर्न न्यूज प्रेस विज्ञप्ति में बताया:
“यह एक ऐसी प्रणाली है जहां हम दोनों ग्रहों को अभी भी बनते हुए और साथ ही उन सामग्रियों को भी देखते हैं जिनसे वे बने हैं। पिछले अध्ययनों ने इसकी संरचना को समझने के लिए गैस की इस डिस्क का विश्लेषण किया है। पहली बार, हम स्थिर की संरचना को मापने में सक्षम थे -ग्रह का स्वयं निर्माण करें और देखें कि डिस्क में मौजूद सामग्रियों की तुलना में ग्रह में मौजूद सामग्रियां कितनी समान हैं।”
हाल तक, खगोलविद नए ग्रहों के जन्म को ट्रैक करने के लिए सीधे प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क का अध्ययन करने में असमर्थ थे। जब तक अधिकांश एक्सोप्लैनेट दूरबीनों के अवलोकन योग्य होते हैं, तब तक उनका निर्माण समाप्त हो चुका होता है, और उनकी नेटल डिस्क गायब हो जाती है। ये अवलोकन ऐतिहासिक हैं क्योंकि यह पहली बार है जब वैज्ञानिकों ने किसी एक्सोप्लैनेट, इसकी नेटल डिस्क और इसके मेजबान तारे से मिली जानकारी की तुलना की है। उनका काम केक दूरबीनों के लिए वांग द्वारा सह-विकसित नई फोटोनिक्स प्रौद्योगिकियों द्वारा संभव हुआ।
इस तकनीक ने ह्सू और उनकी टीम को अधिक चमकीले तारे की उपस्थिति के बावजूद, पीडीएस 70बी के स्पेक्ट्रा और इस युवा ग्रह प्रणाली की धुंधली विशेषताओं को पकड़ने की अनुमति दी। वांग ने कहा, “ये नए उपकरण वास्तव में उज्ज्वल वस्तुओं के बगल में धुंधली वस्तुओं का वास्तव में विस्तृत स्पेक्ट्रा लेना संभव बनाते हैं।” “क्योंकि यहाँ चुनौती यह है कि वास्तव में चमकीले तारे के बगल में एक बहुत ही धूमिल ग्रह है। ग्रह के वायुमंडल का विश्लेषण करने के लिए उसके प्रकाश को अलग करना कठिन है।”
परिणामी स्पेक्ट्रा से पीडीएस 70बी के वातावरण में कार्बन मोनोऑक्साइड और पानी की उपस्थिति का पता चला। इससे टीम को वायुमंडलीय कार्बन और ऑक्सीजन के अनुमानित अनुपात की गणना करने की अनुमति मिली, जिसकी तुलना उन्होंने डिस्क में गैसों के पहले बताए गए मापों से की।
ह्सु ने कहा, “हमें शुरू में उम्मीद थी कि ग्रह में कार्बन-टू-ऑक्सीजन अनुपात डिस्क के समान हो सकता है।” “लेकिन, इसके बजाय, हमने पाया कि ग्रह में ऑक्सीजन के सापेक्ष कार्बन, डिस्क के अनुपात से बहुत कम था। यह थोड़ा आश्चर्यजनक था, और यह दर्शाता है कि ग्रह निर्माण की हमारी व्यापक रूप से स्वीकृत तस्वीर बहुत सरल थी।”
इस विसंगति को समझाने के लिए, टीम ने दो संभावित स्पष्टीकरण प्रस्तावित किए। इनमें यह संभावना शामिल है कि ग्रह का निर्माण उसकी डिस्क के कार्बन से समृद्ध होने से पहले हुआ होगा या यह ग्रह गैसों के अलावा बड़ी मात्रा में ठोस पदार्थों को अवशोषित करके विकसित हुआ होगा।
जबकि स्पेक्ट्रा केवल गैसें दिखाता है, टीम स्वीकार करती है कि कुछ कार्बन और ऑक्सीजन बर्फ और धूल में फंसे ठोस पदार्थों से एकत्रित हो सकते हैं। सू ने कहा:
“अवलोकन करने वाले खगोल भौतिकीविदों के लिए, ग्रह निर्माण की एक व्यापक रूप से स्वीकृत तस्वीर संभवतः बहुत सरल थी। उस सरलीकृत तस्वीर के अनुसार, किसी ग्रह के वायुमंडल में कार्बन और ऑक्सीजन गैसों का अनुपात उसके नेटल डिस्क में कार्बन और ऑक्सीजन गैसों के अनुपात से मेल खाना चाहिए – यह मानते हुए ग्रह अपनी डिस्क में गैसों के माध्यम से सामग्री जमा करता है। इसके बजाय, हमें कार्बन और ऑक्सीजन अनुपात वाला एक ग्रह मिला जो इसकी डिस्क की तुलना में बहुत कम है। अब, हम इस संदेह की पुष्टि कर सकते हैं कि ग्रह के निर्माण की तस्वीर बहुत सरल थी।
वांग ने कहा, “यदि ग्रह प्राथमिकता से बर्फ और धूल को अवशोषित करता है, तो वह बर्फ और धूल ग्रह में जाने से पहले वाष्पित हो गई होगी।”
“तो, यह हमें बता सकता है कि हम गैस बनाम गैस की तुलना नहीं कर सकते हैं। ठोस घटक कार्बन-से-ऑक्सीजन अनुपात में बड़ा अंतर ला सकते हैं।”
इन सिद्धांतों का और अधिक पता लगाने के लिए, टीम अन्य पीडीएस 70 सी, सिस्टम में अन्य उभरते एक्सोप्लैनेट से स्पेक्ट्रा प्राप्त करने की योजना बना रही है।
ह्सू ने कहा, “इन दोनों ग्रहों का एक साथ अध्ययन करके, हम सिस्टम के गठन के इतिहास को और भी बेहतर ढंग से समझ सकते हैं।” “लेकिन, यह भी सिर्फ एक प्रणाली है। आदर्श रूप से, ग्रहों का निर्माण कैसे होता है, इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए हमें उनमें से अधिक की पहचान करने की आवश्यकता है।”
यह लेख मूल रूप से यूनिवर्स टुडे द्वारा प्रकाशित किया गया था। मूल लेख पढ़ें.
