JWST গবেষণা ইঙ্গিত দিচ্ছে, মিনি-নেপচুনে গভীর জল লুকিয়ে থাকতে পারে

একটি সাধারণ ধরনের গ্রহ প্রত্যাশার চেয়ে কেন পড়তে আরও কঠিন হতে পারে

উপ-নেপচুন গ্রহগুলো সৌরজগতের বাইরে পাওয়া সবচেয়ে প্রচুর জগতগুলোর মধ্যে অন্যতম, তবুও সেগুলো বোঝা এখনও সবচেয়ে অস্বস্তিকর বিষয়গুলোর একটি। এগুলো পৃথিবীর চেয়ে বড়, নেপচুনের চেয়ে ছোট, এবং এতটাই সাধারণ যে এখন পর্যন্ত প্রতিবেদন করা 6,300-এরও বেশি নিশ্চিত এক্সোপ্ল্যানেটের মধ্যে এদের একটি উল্লেখযোগ্য অংশ রয়েছে। তবুও, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এখনও নির্দিষ্ট করে বলতে হিমশিম খাচ্ছেন যে এই গ্রহগুলো আসলে কী দিয়ে তৈরি এবং তাদের অভ্যন্তরীণ কাঠামো কীভাবে সাজানো।

যুক্তরাষ্ট্র ও কানাডার সহকর্মীদের সঙ্গে কাজ করা শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকদের নেতৃত্বে একটি নতুন গবেষণা যুক্তি দিচ্ছে যে এই ক্ষেত্রের অন্যতম প্রধান পর্যবেক্ষণ সরঞ্জাম সম্ভবত এই জগতগুলোর পানির একটি বড় অংশ ধরতে পারছে না। The Astrophysical Journal-এ প্রকাশিত এই প্রবন্ধটি TOI-270 d-কে কেন্দ্র করে, যা পৃথিবী থেকে প্রায় 73 আলোকবর্ষ দূরে অবস্থিত একটি উপ-নেপচুন, এবং ইঙ্গিত দেয় যে এ ধরনের গ্রহে জল হাইড্রোজেন-সমৃদ্ধ বায়ুমণ্ডলের নিচে লুকিয়ে থাকতে পারে, টেলিস্কোপ যে উপরের স্তরগুলো পর্যবেক্ষণ করতে পারে সেখানে সমানভাবে মিশে না থেকে।

এই ফলাফল গুরুত্বপূর্ণ, কারণ জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এক্সোপ্ল্যানেটের বায়ুমণ্ডলের রসায়ন বোঝার জন্য ক্রমশ জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপের ওপর নির্ভর করছেন। নতুন মডেলিং যদি সঠিক হয়, তবে ওয়েবের স্পেকট্রা ইতিমধ্যেই এক্সোপ্ল্যানেট বিজ্ঞানের কেন্দ্রে থাকা গ্রহের একটি বিস্তৃত শ্রেণির কেবল আংশিক গল্পই প্রকাশ করতে পারে।

গবেষকেরা TOI-270 d-এ কী মডেল করেছেন

TOI-270 d একটি উপযোগী পরীক্ষামূলক উদাহরণ, কারণ এটি তুলনামূলকভাবে কাছাকাছি এবং আধুনিক যন্ত্র দিয়েই ইতিমধ্যে অধ্যয়ন করা হয়েছে। গ্রহটি 2019 সালে আবিষ্কৃত হয় এবং এর ব্যাসার্ধ পৃথিবীর প্রায় দ্বিগুণ ও ভর প্রায় 4.2 গুণ। এটি একটি লাল বামন নক্ষত্রকে প্রতি 11.4 দিনে একবার প্রদক্ষিণ করে, এমন একটি ঘনিষ্ঠ ব্যবস্থায় যেখানে সহোদর গ্রহ TOI-270 b ও TOI-270 c-ও রয়েছে।

JWST দিয়ে করা আগের পর্যবেক্ষণে TOI-270 d-এর বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই-অক্সাইড, মিথেন এবং হাইড্রোজেন শনাক্ত করা হয়েছিল। এই রাসায়নিক সংমিশ্রণ গবেষকদের পানির সম্ভাবনার দিকে ইঙ্গিত করেছে, কিন্তু পানি কোথায় আছে বা কী অবস্থায় আছে সে প্রশ্নের সরল উত্তর দেয়নি। এমন একটি জগতের পানি পরিচিত স্থলজ পরিবেশ থেকে অনেক দূরের পরিস্থিতিতে থাকতে পারে। এটি হাইড্রোজেনের সঙ্গে মিশে থাকতে পারে, গভীর স্তরে আলাদা হয়ে থাকতে পারে, কিংবা চরম তাপমাত্রা ও চাপে নিয়ন্ত্রিত অবস্থায় থাকতে পারে।

এই অনিশ্চয়তা অনুসন্ধান করতে দলটি এমন কম্পিউটার মডেল চালায় যা গ্রহের বায়ুমণ্ডল এবং অভ্যন্তরীণ গঠন উভয়ই অনুকরণ করে। তাদের লক্ষ্য ছিল কেবল পানির উপস্থিতি নিশ্চিত করা নয়, বরং অনুমিত অবস্থায় পানি ও হাইড্রোজেন কীভাবে একসঙ্গে আচরণ করতে পারে তা পরীক্ষা করা।

গবেষণার মূল উপসংহার হলো, তাপমাত্রা ও উপাদান এমনভাবে পরস্পরের সঙ্গে ক্রিয়া করতে পারে যে তারা বাস্তবিকভাবে দুটিকে পৃথক করে দিতে পারে। TOI-270 d-এ গবেষকেরা দেখেছেন, তুলনামূলকভাবে জলসমৃদ্ধ একটি অভ্যন্তরীণ অংশ এবং প্রায় 537 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা একত্রে থাকলে জল হাইড্রোজেন স্তরের নিচে ডুবে যেতে পারে। যদি তা ঘটে, তবে টেলিস্কোপ পর্যবেক্ষণ মূলত উপরের হাইড্রোজেন-প্রধান বায়ুমণ্ডলকেই নমুনা করবে, নিচে থাকা সম্ভাব্য অনেক বড় ভাণ্ডারটি মিস করবে।

এটি টেলিস্কোপ ডেটার ব্যাখ্যা কেন বদলে দেয়

এর অর্থ এই নয় যে ওয়েব ব্যর্থ হচ্ছে। এর অর্থ হলো কিছু গ্রহের গঠন এমন হতে পারে যে সবচেয়ে ভালো পর্যবেক্ষণও স্বভাবত অসম্পূর্ণ থেকে যায়। টেলিস্কোপ সেই আলোই পড়ে যা বায়ুমণ্ডলের বাইরের সবচেয়ে স্তর দিয়ে যায় বা সেখান থেকে বের হয়। যদি ওই স্তরগুলো গভীর অভ্যন্তরের সঙ্গে ভালোভাবে মিশে না থাকে, তবে মাপা রসায়ন নিচের অংশকে কম প্রতিনিধিত্ব করতে পারে।

এটি উপ-নেপচুন অভ্যন্তরীণ গঠনকে ব্যাপকভাবে মিশ্রিত বলে ধরে নেওয়া সহজ ছবির থেকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পরিবর্তন। একটি ভালোভাবে মিশ্রিত গ্রহে বায়ুমণ্ডলীয় পাঠ পুরো জগতের জন্য আরও শক্তিশালী নির্দেশক হবে। একটি স্তরিত গ্রহে তা হবে না। সে ক্ষেত্রে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা গ্যালাক্সির কিছু সবচেয়ে সাধারণ গ্রহের জলমাত্রা কম ধরে নিতে পারেন।

এটি একটি বস্তুর বাইরেও গুরুত্বপূর্ণ। উপ-নেপচুনের আমাদের নিজস্ব সৌরজগতের কোনো কাছাকাছি অনুরূপ উদাহরণ নেই, যা তাদের বৈজ্ঞানিকভাবে জটিল করে তোলে: মিল্কি ওয়েতে এগুলো সাধারণ, কিন্তু গবেষক ও সাধারণ মানুষের কাছে সবচেয়ে পরিচিত গ্রহ-তালিকায় অনুপস্থিত। কাছাকাছি কোনো উদাহরণ না থাকায়, জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের তাদের ভর, ব্যাসার্ধ এবং বায়ুমণ্ডলীয় তথ্য থেকে, প্রায়ই পরোক্ষ অনুমানের মাধ্যমে, তাদের প্রকৃতি একত্র করে বুঝতে হয়েছে।

অনেক উপ-নেপচুন ঘন, কুয়াশাচ্ছন্ন বায়ুমণ্ডলযুক্ত বলে মনে হওয়ায় এই কাজ আরও কঠিন হয়ে পড়ে। ওই বায়ুমণ্ডলগুলোই পর্যবেক্ষণকে জটিল করে তোলে। নতুন গবেষণা আরও এক স্তরের সতর্কতা যোগ করছে, বলছে যে অণু শনাক্ত করা গেলেও গভীর কাঠামো এখনো আড়ালে থাকতে পারে।

উপ-নেপচুন গবেষণায় পরবর্তী ধাপ কী

এই কাজ সব উপ-নেপচুনের প্রশ্নের সমাধান করে না, এবং সরাসরি চাপা পড়া জলও চিত্রায়িত করে না। এটি একটি নির্দিষ্ট গ্রহ এবং তার পরিচিত বায়ুমণ্ডলীয় সংকেতের একটি নির্দিষ্ট সেটকে ঘিরে করা মডেলিং গবেষণা। কিন্তু এটি ভবিষ্যৎ পর্যবেক্ষণ ব্যাখ্যা করার এবং পুরোনো ধারণা পুনর্বিবেচনার জন্য জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের আরও স্পষ্ট ভৌত কাঠামো দেয়।

ওয়েব এবং বৃহত্তর এক্সোপ্ল্যানেট সম্প্রদায়ের জন্য এর মানে, গবেষণার পরবর্তী ধাপটি পানি-সম্পর্কিত রসায়ন আছে কি না তা খোঁজার চেয়ে, গ্রহের স্তরবিন্যাস দূর থেকে কী দেখা যায় তা কীভাবে প্রভাবিত করে, সেদিকে বেশি মনোযোগ দিতে পারে। অনুরূপ ভর, তাপমাত্রা এবং বায়ুমণ্ডলীয় সংমিশ্রণযুক্ত গ্রহগুলো এখন সেই দৃষ্টিকোণ থেকে পরীক্ষা করা যেতে পারে।

TOI-270 d বিশেষভাবে মূল্যবান, কারণ এটি একটি বহু-গ্রহ ব্যবস্থায় অবস্থিত, যা বিজ্ঞানীদের একই নক্ষত্রকে ঘিরে গঠিত সম্পর্কিত জগতগুলোর তুলনা করতে দেয়। তিনটি গ্রহের পার্থক্যগুলো গবেষকদের পরীক্ষা করতে সাহায্য করতে পারে যে স্তরিত অভ্যন্তরীণ গঠন সাধারণ ফলাফল, নাকি আরও বিশেষায়িত একটি ক্ষেত্র।

আরও বিস্তৃতভাবে, এই গবেষণা মনে করিয়ে দেয় যে এক্সোপ্ল্যানেট বিজ্ঞান এখন গণনা থেকে গ্রহের ব্যাখ্যার দিকে এগোচ্ছে। আর কেবল জগতের সংখ্যা গোনা এবং আকারের ভিত্তিতে শ্রেণিবদ্ধ করা যথেষ্ট নয়। কঠিন সমস্যা হলো তাদের অভ্যন্তরীণ স্থাপত্য, রসায়ন এবং বিবর্তন বোঝা, বিশেষ করে সূর্যকে ঘিরে থাকা কোনো কিছুর মতো নয় এমন শ্রেণিগুলোর জন্য।

যদি গরম উপ-নেপচুনে হাইড্রোজেনের নিচে জল লুকিয়ে থাকতে পারে, তবে গ্যালাক্সির অন্যতম প্রধান গ্রহ-প্রকার কীভাবে বোঝা হয় তা বদলে যাবে। এটি কেবল বায়ুমণ্ডলীয় স্পেকট্রোস্কপি আমাদের কী বলতে পারে তার সীমাও আরও স্পষ্ট করবে। দূরবর্তী জগতকে আলোর পাতলা স্তরের মাধ্যমে ডিকোড করার একটি ক্ষেত্রের জন্য, এটি একই সঙ্গে সতর্কতা ও সুযোগ: ডেটা এখনো শক্তিশালী, কিন্তু সেগুলো পড়তে ব্যবহৃত মডেলগুলোকে আরও পরিশীলিত হতে হতে পারে।

সে অর্থে, TOI-270 d কেবল আরেকটি এক্সোপ্ল্যানেট ফল নয়। এটি দেখায় সীমানা কত দ্রুত বদলাচ্ছে। যন্ত্র যত বেশি নির্ভুল হচ্ছে, সেই যন্ত্রগুলো কী দেখছে আর কী দেখছে না, তা ব্যাখ্যা করতে গ্রহের গঠন তত বেশি গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠছে।

এই নিবন্ধটি Universe Today-এর প্রতিবেদনের ওপর ভিত্তি করে লেখা। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.