JWST গবেষণা সাব-নেপচুন মেঘকে গ্রহের গভীর অভ্যন্তরের সঙ্গে যুক্ত করেছে

মেঘ কি সাব-নেপচুনকে শুধু আড়ালই করছে, নাকি আরও কিছু?

Arizona State University-এর গবেষকদের নেতৃত্বে নতুন একটি গবেষণায় বলা হয়েছে, সাব-নেপচুন বায়ুমণ্ডলের মেঘ কেবল পর্যবেক্ষণের বাধা নয়। এগুলো গ্রহগুলোর ভেতরের গভীর অবস্থাও সক্রিয়ভাবে বদলে দিতে পারে। James Webb Space Telescope-এর তথ্যের সঙ্গে বিশদ কম্পিউটার মডেল মিলিয়ে দলটি দেখেছে, মেঘের স্তর উপরের বায়ুমণ্ডলের অনেক নিচে তাপমাত্রা পরিবর্তন করতে পারে এবং এর প্রভাব বায়ুমণ্ডল ও অভ্যন্তরের সীমান্ত পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে।

এটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ পরিচিত বহির্গ্রহের মধ্যে সাব-নেপচুন সবচেয়ে সাধারণ গ্রহ-শ্রেণিগুলোর একটি, তবু তারা এখনও খুব কমই বোঝা গেছে। মূল পাঠ্য অনুযায়ী, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা মোট 6,324টি বহির্গ্রহ নিশ্চিত করেছেন, যার মধ্যে 2,182টিকে সাব-নেপচুন হিসেবে শ্রেণিবদ্ধ করা হয়েছে। এই বিপুল সংখ্যার পরও গবেষকদের এখনও জানা নেই, এসব জগতের অনেকগুলো মূলত পাথুরে গ্রহ, যাদের ঘিরে আছে হাইড্রোজেনসমৃদ্ধ বায়ুমণ্ডল, নাকি এগুলো উদ্বায়ী পদার্থসমৃদ্ধ দেহ, যেখানে রয়েছে বিপুল পরিমাণ জল ও কার্বনধারী উপাদান।

নতুন কাজটি এই প্রশ্নের চূড়ান্ত নিষ্পত্তি করে না। কিন্তু এটি দেখায়, মেঘ-ভৌতবিদ্যা সেই তাপীয় পরিবেশকে উল্লেখযোগ্যভাবে বদলে দিতে পারে, যা বিজ্ঞানীরা বায়ুমণ্ডলের নিচে কী আছে তা অনুমান করতে ব্যবহার করেন। অর্থাৎ, দূর থেকে পাওয়া তথ্যের ভিত্তিতে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা যে অভ্যন্তরীণ কাহিনি পুনর্গঠন করতে চান, মেঘ তা-ও গঠন করে দিতে পারে।

সাব-নেপচুন বোঝা এত কঠিন কেন

সাব-নেপচুন এক অস্বস্তিকর মধ্যবর্তী অবস্থানে রয়েছে। তারা পৃথিবীর চেয়ে বড়, কিন্তু নেপচুনের চেয়ে ছোট, তাই জরিপে সাধারণ হলেও ব্যাখ্যা করা কঠিন। JWST-এর মতো টেলিস্কোপ তাদের বায়ুমণ্ডল পরীক্ষা করতে পারে, তবে তা পরোক্ষভাবে এবং বেশির ভাগ ক্ষেত্রে কেবল উপরের স্তরগুলোতে। ফলে গবেষকদের বায়ুমণ্ডলীয় চিহ্ন থেকে উল্টো পথে গিয়ে অভ্যন্তরীণ গঠন অনুমান করতে হয়।

সমস্যা হলো, মেঘ এই প্রক্রিয়ায় দুইভাবে বাধা দেয়। প্রথমত, এগুলো নিচের রাসায়নিক গঠনকে আড়াল করতে পারে, ফলে বায়ুমণ্ডলের উপাদান স্পষ্ট দেখা যায় না। দ্বিতীয়ত, এই গবেষণা অনুযায়ী, এগুলো বায়ুমণ্ডলের তাপমাত্রা-প্রোফাইল এতটাই বদলে দিতে পারে যে অভ্যন্তরীণ অবস্থার বিষয়ে প্রচলিত অনুমান অবিশ্বস্ত হয়ে পড়ে।

দলের মডেলিং-এ দেখা যাচ্ছে, সাব-নেপচুনের বায়ুমণ্ডলের গভীরে বাষ্পীভূত শিলা ও লবণ দিয়ে তৈরি মেঘ গড়ে উঠতে পারে। এই মেঘগুলো তাপীয় কম্বলের মতো কাজ করে, নিচের স্তরে তাপ আটকে রাখে, আর উপরের বায়ুমণ্ডলকে ঠান্ডা করে। মূল পাঠ্য অনুযায়ী, নিচের বায়ুমণ্ডল 1,000 ডিগ্রি সেলসিয়াসেরও বেশি উষ্ণ হতে পারে, এবং এই প্রভাব বায়ুমণ্ডল ও অভ্যন্তরের সংযোগস্থল পর্যন্ত পৌঁছে যায়।

এটি বড় ধরনের পরিবর্তন। নিচের বায়ুমণ্ডল যদি প্রত্যাশার চেয়ে অনেক বেশি উষ্ণ হয়, তবে গভীর স্তরের উপাদান এবং বায়ুমণ্ডলীয় গ্যাস ও অন্তর্নিহিত গ্রহীয় দেহের মধ্যে ভৌত রূপান্তরগুলো নতুন করে ব্যাখ্যা করতে হতে পারে।

উপরের বায়ুমণ্ডলের তথ্য থেকে অভ্যন্তরীণ গঠন

গবেষণাটি নেতৃত্ব দেন ASU-র School of Earth and Space Exploration-এর Sagnick Mukherjee; এতে ASU, University of Texas at Austin, NASA Ames Research Center এবং SETI Institute-এর সহযোগীরাও ছিলেন। মূল উপাদান অনুযায়ী, তাদের ফলাফল Astrophysical Journal Letters-এ প্রকাশিত হয়েছে।

গবেষণার পদ্ধতিটি গুরুত্বপূর্ণ। JWST পর্যবেক্ষণভিত্তিক ভরকেন্দ্র হিসেবে কাজ করেছে, কিন্তু মূল ফল এসেছে সেই পর্যবেক্ষণকে গ্রহীয় বায়ুমণ্ডল ও অভ্যন্তরের বিশদ সিমুলেশনের সঙ্গে যুক্ত করার মাধ্যমে। এটি আজকের বহির্গ্রহ-বিজ্ঞানের বাস্তবতাকে তুলে ধরে: শক্তিশালী মানমন্দির থাকলেও, সবচেয়ে আকর্ষণীয় সিদ্ধান্তগুলো প্রায়ই এমন মডেলের ওপর নির্ভর করে, যা টেলিস্কোপে দেখা জিনিস আর দৃশ্যমান স্তরের নিচে পদার্থবিদ্যার ইঙ্গিতের মধ্যে সেতুবন্ধ তৈরি করে।

এই ক্ষেত্রে সেই সেতু হলো বায়ুমণ্ডল-অভ্যন্তর সীমানা। দলের ফলাফল ইঙ্গিত দেয়, মেঘ-চালিত উত্তাপ ও শীতলতা সেই সীমানা কোথায় এবং কীভাবে আচরণ করে তা বদলে দিতে পারে। জলসমৃদ্ধ বা উদ্বায়ী পদার্থসমৃদ্ধ স্তর থাকতে পারে এমন গ্রহগুলোর ক্ষেত্রে, অনুমিত তাপমাত্রায় সামান্য পরিবর্তনও উপাদান, ঘনত্ব ও গঠন সম্পর্কে সিদ্ধান্ত বদলে দিতে পারে। এখানে বর্ণিত শক্তিশালী তাপীয় প্রভাব আরও বড় ফল বয়ে আনতে পারে।

একটি গ্রহশ্রেণির বাইরেও কেন এই ফল গুরুত্বপূর্ণ

তাৎক্ষণিক গুরুত্ব সাব-নেপচুনের জন্য, কিন্তু বৃহত্তর শিক্ষা হলো পদ্ধতিগত। গ্রহীয় বায়ুমণ্ডলকে সবসময় কেবল নিচের জিনিস প্রকাশ করে এমন নিষ্ক্রিয় পৃষ্ঠ হিসেবে দেখা যায় না। বিশেষ করে চরম তাপমাত্রা, অস্বাভাবিক রসায়ন এবং গভীর গ্যাসীয় আবরণযুক্ত জগতগুলিতে, এগুলো গ্রহের অভ্যন্তর গঠনে সক্রিয় ভূমিকা নিতে পারে।

বহির্গ্রহ গবেষকদের জন্য এটি ব্যাখ্যার মানদণ্ড বাড়িয়ে দেয়। কোনো স্পেকট্রাম যদি এক ধরনের উপাদানের ইঙ্গিত দেয় বলে মনে হয়, কিন্তু মেঘস্তর আগের মডেলে ধরা না-পড়া উপায়ে তাপীয় কাঠামো বদলে দেয়, তাহলে সেটি নতুন করে বিবেচনা করতে হতে পারে। বিশেষ করে JWST-পর্যবেক্ষিত জগতগুলোর ক্ষেত্রে এটি প্রাসঙ্গিক, কারণ এটি বিজ্ঞানীদের বায়ুমণ্ডল চিহ্নিত করার ক্ষমতা বহুগুণ বাড়ালেও দেখিয়েছে যে সেই বায়ুমণ্ডল কতটা জটিল হতে পারে।

ফলাফলটি গ্রহবিজ্ঞানে দীর্ঘদিনের একটি প্রশ্নকে আরও তীক্ষ্ণ করে তোলে: দেখতে একরকম এমন কতগুলো বহির্গ্রহ আসলে ভেতরে একেবারেই আলাদা? সমান আকার ও ভরের দুটি সাব-নেপচুন, যদি মেঘপ্রক্রিয়া তাদের তাপীয় কাঠামোকে ভিন্ন দিকে ঠেলে দেয়, তাহলে একই অভ্যন্তরীণ স্থাপত্য ভাগ নাও করতে পারে। এই সম্ভাবনা শ্রেণিবিন্যাসকে জটিল করে, তবে ক্ষেত্রটিকেও আরও আকর্ষণীয় করে তোলে। এই শ্রেণিটি এত সাধারণ হতে পারে কারণ এর মধ্যে একাধিক পৃথক গ্রহীয় পরিণতি লুকিয়ে আছে।

এরপর কী

মূল পাঠ্য এটিকে শেষ কথা হিসেবে উপস্থাপন করেনি, এবং সেভাবে পড়াও উচিত নয়। এই গবেষণার মূল্য হলো এটি দেখায় যে মেঘ গঠন, বিশেষ করে বায়ুমণ্ডলের গভীরে শিলা ও লবণের বাষ্প থেকে তৈরি মেঘ, সাব-নেপচুন তথ্য ব্যাখ্যার সময় গুরুত্বসহকারে বিবেচনা করতে হবে। ভবিষ্যৎ কাজকে পরীক্ষা করতে হবে, বিভিন্ন গ্রহীয় ভর, বায়ুমণ্ডলীয় উপাদান ও বিকিরণমাত্রায় এই ফল কতটা স্থিতিশীল।

এই মুহূর্তে সবচেয়ে স্পষ্ট বার্তা হলো, সাব-নেপচুন হয়তো জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা যতটা ভেবেছিলেন তার চেয়েও কম সরল। JWST তাদের উপরের বায়ুমণ্ডল পর্যবেক্ষণ করতে পারে, কিন্তু পুরো গ্রহ বোঝার জন্য দেখতে হবে সেই দৃশ্যমান স্তরগুলো কীভাবে লুকানো অভ্যন্তরের সঙ্গে যুক্ত। যদি মেঘ সেই সংযোগ আড়াল করে এবং বদলে দেয়, তাহলে প্রতিটি নতুন পর্যবেক্ষণের জন্য আরও যত্নশীল ভৌত প্রেক্ষাপট দরকার হবে।

এর মানে এই নয় যে এই জগতগুলো বিজ্ঞানের কাছে কম পৌঁছনোযোগ্য। বরং আরও প্রকাশক। সাব-নেপচুন সাধারণ, আর সাধারণ গ্রহ-ধরনগুলোই প্রায়শই গ্রহীয় ব্যবস্থার বৃহত্তর স্থাপত্য নির্ধারণ করে। তাই, মেঘ কীভাবে তাদের অভ্যন্তর বদলে দেয় তা জানা কোনো ক্ষুদ্র বিষয় নয়। এটি সেই বৃহত্তর প্রচেষ্টার অংশ, যার লক্ষ্য হলো গ্যালাক্সি সবচেয়ে বেশি কোন ধরনের গ্রহ তৈরি করে, এবং আমরা প্রথমে যে বায়ুমণ্ডলগুলো শনাক্ত করি, সেগুলোর নিচে ওই গ্রহগুলো আসলে কীভাবে কাজ করে তা বোঝা।

এই নিবন্ধটি Universe Today-র প্রতিবেদনের ভিত্তিতে লেখা। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.