JWST से संकेत मिलता है कि 55 Cancri e के पास हाइड्रोजन-समृद्ध, बदलती हुई वायुमंडलीय परत है

JWST सबसे प्रसिद्ध लावा दुनियाओं में से एक के अस्थिर वायुमंडल की ओर इशारा करता है

NASA के जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप से मिली ताज़ा टिप्पणियां शोधकर्ताओं को 55 Cancri e का और स्पष्ट दृश्य दे रही हैं। यह पृथ्वी से लगभग 41 प्रकाश-वर्ष दूर एक सुपर-अर्थ है, जो अपने तारे के इतनी नज़दीक परिक्रमा करता है कि वैज्ञानिकों का मानना है कि इसकी सतह आंशिक रूप से पिघली हुई हो सकती है। नया विश्लेषण संकेत देता है कि इस ग्रह का वायुमंडल न केवल मौजूद है, बल्कि संभवतः हाइड्रोजन-समृद्ध और सक्रिय भी है, जिसमें गैस-उत्सर्जन और अस्थायी बादल-निर्माण समय के साथ परिस्थितियों को बदलते दिख रहे हैं।

Nature Astronomy में प्रस्तुत एक अध्ययन में रिपोर्ट किए गए ये निष्कर्ष तथाकथित लावा ग्रहों को समझने के बढ़ते प्रयास में एक और कड़ी जोड़ते हैं: ऐसे पथरीले संसार जिन्हें उनके तारों ने चरम स्तर तक गर्म कर दिया है। ये ग्रह ज्ञात सबसे प्रतिकूल परिवेशों में गिने जाते हैं, लेकिन वे एक दुर्लभ प्राकृतिक प्रयोगशाला भी हैं, जहां यह अध्ययन किया जा सकता है कि जब सतहें इतनी गर्म हों कि वे पिघलें और उनके ऊपर की हवा के साथ सीधे पदार्थ का आदान-प्रदान करें, तब वायुमंडल कैसे व्यवहार करते हैं।

55 Cancri e के मामले में, मूल आँकड़ों ने ही इसे असामान्य बना दिया था। इस ग्रह की त्रिज्या पृथ्वी की लगभग 1.88 गुना है और द्रव्यमान लगभग पृथ्वी के आठ गुना के बराबर है। यह एक सूर्य-जैसे तारे की परिक्रमा हर 0.7 दिन में करता है और माना जाता है कि यह ज्वारीय रूप से लॉक्ड है, यानी इसका एक पक्ष संभवतः लगातार तारे की ओर रहता है। यह निकट कक्षा नई व्याख्या के लिए केंद्रीय है: शोधकर्ताओं का अनुमान है कि तीव्र तारकीय ऊष्मा सतही पदार्थों को पिघलाने और ऐसी वायुमंडलीय रसायनिकी को प्रेरित करने के लिए पर्याप्त है, जैसी सौरमंडल के पथरीले ग्रहों पर नहीं देखी गई।

पांच ग्रहण अवलोकनों ने तस्वीर बदल दी

शोधकर्ताओं ने JWST की मदद से 55 Cancri e के पांच ग्रहणों का अवलोकन किया और डेटा की तुलना लावा-ग्रह निर्माण तथा विकास के लंबे समय से चले आ रहे मॉडलों से की। पहले की अपेक्षाओं में कार्बन मोनोऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड से समृद्ध वायुमंडल को प्राथमिकता दी गई थी। नए अवलोकन अभी भी पर्याप्त कार्बन मोनोऑक्साइड का समर्थन करते हैं, लेकिन वे मानक मॉडलों की तुलना में कहीं अधिक जटिल मिश्रण की ओर इशारा करते हैं।

रिपोर्ट के अनुसार, वायुमंडल में संभवतः बड़ी मात्रा में कार्बन मोनोऑक्साइड, कम मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड, और पर्याप्त हाइड्रोजन शामिल है। यह अंतिम घटक विशेष रूप से उल्लेखनीय है। अत्यधिक गर्म पथरीले ग्रह पर हाइड्रोजन-समृद्ध वायुमंडल का अर्थ है कि आंतरिक रसायनिकी कुछ मॉडलों की तुलना में अधिक अपचायक हो सकती है, जिससे खगोलविद सतह के ऊपर जो कुछ देख सकते हैं, वह ग्रह के भीतर, संभवतः वैश्विक या लगभग वैश्विक मैग्मा वातावरण में, हो रही प्रक्रियाओं से जुड़ता है।

अध्ययन का तर्क है कि पथरीले ग्रहों पर द्वितीयक वायुमंडल आंतरिक संरचना और बाद के गैस-उत्सर्जन से निर्धारित होते हैं। व्यावहारिक रूप से इसका अर्थ है कि वायुमंडलीय मापन ग्रह की आंतरिक अवस्था के अप्रत्यक्ष संकेतक के रूप में काम कर सकते हैं। यहां, हाइड्रोजन-समृद्ध मॉडलों की प्राथमिकता अपेक्षाकृत कम ऑक्सीजन फ्यूगेसिटी का संकेत देती है, जो एक भू-रासायनिक सूचक है और बताता है कि ग्रह का आंतरिक भाग ऑक्सीजन-युक्त यौगिकों की तुलना में हाइड्रोजन को अधिक प्राथमिकता दे सकता है।

यह महत्वपूर्ण है क्योंकि यह 55 Cancri e को केवल चरम तापमान वाले एक विचित्र पिंड से आगे ले जाता है। यह उन दुनियाओं पर वायुमंडलीय संकेतों, मैग्मा रसायनिकी और ग्रहों के विकास के बीच संबंध स्थापित करने के लिए एक परीक्षण-प्रकरण बन जाता है, जो न तो गैस दानव हैं और न ही पृथ्वी जैसे स्थलीय ग्रह।

वायुमंडल वास्तविक समय में क्यों बदल सकता है

मूल रिपोर्ट के अधिक दिलचस्प विवरणों में से एक यह है कि पांच ग्रहण अवलोकन पूरी तरह मेल नहीं खाते थे। शोधकर्ताओं का कहना है कि मिश्रित डेटा सक्रिय गैस-उत्सर्जन या उससे बने बादलों का संकेत दे सकता है। इस परिदृश्य में, गर्म सतह या आंतरिक भाग से निकला पदार्थ बादल बनाता है, जो ग्रह की सतह को थोड़े समय के लिए ठंडा कर देता है, जब तक कि नया गैस-उत्सर्जन उन्हें फिर से बिखेर न दे।

यदि यह व्याख्या सही साबित होती है, तो 55 Cancri e उन सबसे स्पष्ट उदाहरणों में से एक हो सकता है, जहां किसी एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल को सक्रिय रूप से फिर से भरा जा रहा है और वह अल्प समय-मान पर बदल रहा है। गैस की स्थिर परत के बजाय, ग्रह में एक चक्रीय प्रणाली हो सकती है, जिसमें सतही गर्मी, वायुमंडलीय संरचना और अस्थायी बादल निरंतर परस्पर क्रिया करते हैं।

यह सिर्फ इसी एक पिंड के लिए नहीं, बल्कि उससे कहीं अधिक के लिए मायने रखता है। खगोलविद यह तय करने की कोशिश कर रहे हैं कि तीव्र विकिरण के तहत कौन से पथरीले एक्सोप्लैनेट किसी भी तरह वायुमंडल बनाए रख सकते हैं, और वे वायुमंडल कैसे विकसित होते हैं। 55 Cancri e जैसा संसार इस प्रश्न की चरम सीमा पर खड़ा है। यदि वह अपने तारे के इतने निकट परिक्रमा करते हुए भी एक गतिशील वायुमंडल बनाए रख सकता है, तो अल्ट्रा-हॉट पथरीले ग्रहों पर वायुमंडल के टिके रहने, फिर से भरने और उनकी संरचना के मॉडलों को परिष्कृत करने की आवश्यकता हो सकती है।

एक्सोप्लैनेट विज्ञान के लिए इसका क्या अर्थ है

55 Cancri e लंबे समय से ध्यान आकर्षित करता रहा है क्योंकि यह अपेक्षाकृत पास है और बार-बार अध्ययन के लिए असामान्य रूप से सुलभ है। यही इसे उन वेधशालाओं के लिए प्रमुख लक्ष्य बनाता है जो एक्सोप्लैनेट्स की सरल पहचान से आगे बढ़कर उनके वायुमंडल और आंतरिक संरचना के विस्तृत चरित्र-चित्रण की ओर जाना चाहती हैं। कई ग्रहण डेटा-सेट एकत्र करने की JWST की क्षमता एक बड़ा कारण है कि वैज्ञानिक अब यह अधिक विशिष्ट दावे कर सकते हैं कि कौन सी गैसें मौजूद हो सकती हैं और प्रणाली कितनी परिवर्ती हो सकती है।

इसका व्यापक महत्व वैज्ञानिक के साथ-साथ पद्धतिगत भी है। एक्सोप्लैनेट शोधकर्ता उन प्रक्रियाओं का अनुमान लगाने के लिए तेजी से वायुमंडलीय मापों पर निर्भर हो रहे हैं, जिन्हें वे सीधे नहीं देख सकते, जिनमें ज्वालामुखीय गतिविधि, आंतरिक संरचना और ऊष्मा परिवहन शामिल हैं। 55 Cancri e जैसे चरम ग्रह पर, ऐसे निष्कर्ष कठिन होते हैं और मॉडलों पर निर्भर करते हैं। फिर भी, नए परिणाम दिखाते हैं कि यह क्षेत्र व्यापक वर्गीकरण से आगे बढ़कर भौतिक रूप से आधारित व्याख्याओं की ओर बढ़ रहा है।

अब भी सीमाएं मौजूद हैं। अध्ययन प्रकाशन के लिए प्रस्तुत किया गया है, इसे अभी पूर्ण रूप से प्रकाशित नहीं बताया गया, और रिपोर्ट की गई व्याख्या इस बात पर निर्भर करती है कि ग्रहण डेटा प्रतिस्पर्धी वायुमंडलीय मॉडलों से कैसे तुलना करता है। लेकिन इन सावधानियों के बावजूद परिणाम महत्वपूर्ण है: एक पास का लावा ग्रह, जिसे पहले मुख्य रूप से एक चरम जिज्ञासा के रूप में देखा जाता था, अब एक गतिशील दुनिया जैसा दिखता है, जिसका वायुमंडल रासायनिक रूप से सूचनात्मक है।

इससे 55 Cancri e ग्रहों के अत्यधिक गर्म होने की केवल एक चेतावनी-कथा से आगे बढ़ जाता है। यह पथरीले एक्सोप्लैनेट्स का अध्ययन करने के लिए एक मानक बनता जा रहा है, जिन्हें भौतिक चरम सीमाओं तक धकेला गया है, और यह भी दिखाता है कि JWST जैसे टेलीस्कोप प्रकाश में आए छोटे-छोटे बदलावों को किस तरह किसी परग्रही भूविज्ञान और वायुमंडलीय परिवर्तन की कार्यशील तस्वीर में बदल सकते हैं।

यह लेख Universe Today की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.