JWST ने एक काला, वायुरहित सुपर-अर्थ खोजा और उसकी सतह को सीधे पढ़ा

एक चट्टानी बहिर्ग्रह और अधिक स्पष्ट रूप से सामने आता है

James Webb Space Telescope ने अब तक अध्ययन की गई अधिक कठोर चट्टानी दुनिया में से एक का और करीब से अवलोकन किया है: LHS 3844 b, एक सुपर-अर्थ जो पृथ्वी से लगभग 48 प्रकाश-वर्ष दूर परिक्रमा कर रहा है। यह ग्रह, जिसे अनौपचारिक रूप से Kua'kua के नाम से जाना जाता है, काला, गर्म, चट्टानी और वायुमंडल-रहित दिखाई देता है। यह निष्कर्ष अपने आप में महत्वपूर्ण है, लेकिन इसका गहरा महत्व पद्धतिगत है। शोधकर्ताओं ने JWST का उपयोग केवल ग्रह के व्यापक गुणों का अनुमान लगाने के लिए नहीं किया। उन्होंने सतह से आने वाले प्रकाश का सीधे पता लगाया और उससे यह जांचा कि वह सतह किस चीज़ से बनी हो सकती है।

LHS 3844 b को सबसे पहले 2018 में TESS ने तब पाया था जब वह अपने मेजबान तारे के सामने से गुजरा। यह पृथ्वी से लगभग 30 प्रतिशत बड़ा है और हर 11 घंटे में एक लाल बौने तारे की परिक्रमा करता है, एक ज्वारीय रूप से बंधी कक्षा में, यानी उसका एक पक्ष हमेशा तारे की ओर ही रहता है। दिन वाले हिस्से का तापमान लगभग 1000 केल्विन तक पहुंच जाता है, जिससे यह वातावरण पृथ्वी-जैसा होने के बजाय अत्यधिक गरम बुध जैसा अधिक प्रतीत होता है। विडंबना यह है कि यही कठोरता इसका अध्ययन आसान बनाती है। एक झुलसाता हुआ, वायुरहित दिन वाला हिस्सा अवरक्त प्रकाश में इतनी मजबूती से विकिरण करता है कि JWST उपयोगी संकेत निकाल सके।

वायुमंडलों से लेकर नंगी चट्टान तक

बहिर्ग्रह विज्ञान का बड़ा हिस्सा वायुमंडलों पर केंद्रित रहा है। ये गैसीय आवरण संरचना, तापीय संरचना, और कुछ मामलों में, रहने योग्य होने के बारे में आकर्षक संकेत दे सकते हैं। लेकिन वायुमंडल रहित चट्टानी ग्रह भी वैज्ञानिक रूप से मूल्यवान हैं। वे ग्रहों की सतहों को सीधे समझने का रास्ता देते हैं, जो उनके ऊपर मौजूद गैसों को पढ़ने की तुलना में कहीं अधिक कठिन है।

यहीं JWST का Mid-Infrared Instrument, या MIRI, विशेष रूप से शक्तिशाली हो जाता है। Sebastian Zieba और Laura Kreidberg के नेतृत्व वाली एक टीम ने ग्रह के दिन वाले हिस्से से आने वाले अवरक्त विकिरण का विश्लेषण करने के लिए MIRI का उपयोग किया। फिर उन्होंने प्राप्त स्पेक्ट्रम की तुलना पृथ्वी, चंद्रमा और मंगल से ज्ञात चट्टानों और खनिजों के संग्रहों से की। रिपोर्ट में वर्णित परिणाम पृथ्वी की भूपर्पटी जैसी सतह को खारिज करते हैं, जो आमतौर पर granite जैसे सिलिकेट चट्टानों से समृद्ध होती है।

इसके बजाय, डेटा में मेंटल-प्रकार के पदार्थ या लावा चट्टान के साथ अधिक समानता है। सरल शब्दों में, Kua'kua पृथ्वी के महाद्वीपों से परिचित भूपर्पटीय पदार्थ से ढके चट्टानी ग्रह जैसा नहीं दिखता। यह अधिक एक छिले हुए, गहरे रंग के, अत्यधिक गर्म संसार जैसा दिखता है, जिसकी सतह की संरचना शायद ग्रह की गहरी परतों या व्यापक ज्वालामुखीय चट्टानों को दर्शाती हो।

कोई वायुमंडल नहीं, कोई सुरक्षा नहीं

वायुमंडल की अनुपस्थिति इस व्याख्या का केंद्रीय तत्व है। वायुमंडल गर्मी को पुनर्वितरित करता है, तापमान के अंतर को नरम बनाता है, और अवरक्त स्पेक्ट्रम पर मजबूत संकेत छोड़ सकता है। इसके बिना, दिन वाला हिस्सा लगातार तपता रहता है और उत्सर्जित प्रकाश सतह के गुणों को अधिक सीधे प्रतिबिंबित करता है। Laura Kreidberg का सारांश सीधा है: एक काला, गर्म, बंजर चट्टान, किसी भी वायुमंडल के बिना।

यह निष्कर्ष इस बढ़ती समझ को और मजबूत करता है कि लाल बौनों के आसपास कई निकटस्थ चट्टानी ग्रह अत्यंत चरम स्थान हो सकते हैं। लाल बौने आकाशगंगा के सबसे सामान्य तारे हैं, इसलिए उनके ग्रह अध्ययन के अक्सर लक्ष्य बनते हैं। लेकिन अधिक संख्या का अर्थ रहने योग्यता नहीं होता। जो संसार इन तारों के अत्यंत करीब परिक्रमा करते हैं, वे ज्वारीय रूप से बंधे हो सकते हैं, तीव्र विकिरण झेल सकते हैं, और भूगर्भीय या वायुमंडलीय रूप से इतने रूपांतरित हो सकते हैं कि पृथ्वी से उनकी सरल तुलना नहीं की जा सके।

फिर भी, ये ग्रह मूल्यवान प्रयोगशालाएं बने रहते हैं। यदि खगोलशास्त्री अवरक्त स्पेक्ट्रा का उपयोग करके भूपर्पटी जैसी सतहों, मेंटल जैसी सामग्री, या ठंडी हो चुकी लावा चट्टान में अंतर करना सीख लें, तो वे चट्टानी बहिर्ग्रहों के लिए एक अधिक समृद्ध वर्गीकरण प्रणाली के करीब पहुंच जाएंगे। यह दीर्घकाल में महत्वपूर्ण है, क्योंकि भविष्य की खोजों में ऐसे कई संसार शामिल होंगे जिनमें वायुमंडल, सतह और भूविज्ञान सभी आपस में जुड़े होंगे।

सीधे सतह का पता लगाना क्यों महत्वपूर्ण है

किसी दूरस्थ चट्टानी ग्रह की सतह से आने वाले प्रकाश का पता लगाना इस क्षेत्र के लिए एक बड़ा कदम है। बहिर्ग्रह फीके होते हैं और आम तौर पर अपने तारों की चमक में दब जाते हैं। खनिजीय टेम्पलेट्स से तुलना करने लायक पर्याप्त सटीक दिन वाले हिस्से का संकेत अलग निकालना JWST की संवेदनशीलता और वर्तमान विश्लेषण विधियों की परिपक्वता दोनों को दर्शाता है। यह बहिर्ग्रह को एक खोज चार्ट पर बिंदु से बदलकर एक ऐसे भूभौतिकीय पिंड में बदल देता है जिसकी पहचान अधिक पढ़ी जा सकती है।

हालांकि, वह पहचान अभी भी अपूर्ण है। वैज्ञानिक भौतिक नमूनों के बजाय मॉडलों और तुलनाओं के साथ काम कर रहे हैं। यह अनिश्चितता बनी रहती है कि सतह पर वास्तव में कौन-सी सामग्री प्रमुख है। लेकिन पृथ्वी की भूपर्पटी के समान एक रूप को खारिज कर पाना पहले से ही उपयोगी है। यह संभावनाओं को सीमित करता है और दिखाता है कि यदि अवलोकन की ज्यामिति अनुकूल हो तो अपेक्षाकृत छोटे चट्टानी ग्रह भी आश्चर्यजनक रूप से विस्तृत संकेत दे सकते हैं।

यह अध्ययन सौरमंडल के बाहर तुलनात्मक ग्रह-विज्ञान के भविष्य का भी संकेत देता है। दशकों तक, ग्रहीय भूविज्ञान वह चीज़ थी जिसे खगोलशास्त्री केवल चंद्रमा, मंगल, शुक्र और बुध जैसे नज़दीकी संसारों के लिए विस्तार से कर सकते थे। Webb इस सीमा को बढ़ाना शुरू कर रहा है। यदि बहिर्ग्रहों के लिए सतह संरचना का अनुमान लगाया जा सके, तो दूरस्थ चट्टानी दुनिया का वर्गीकरण केवल आकार और तापमान की श्रेणियों से कहीं अधिक समृद्ध हो जाएगा।

सुपर-अर्थ, लेकिन पृथ्वी की प्रतिकृति नहीं

“सुपर-अर्थ” एक भ्रामक लेबल हो सकता है क्योंकि यह मुख्यतः आकार को दर्शाता है, न कि रहने योग्यता को। LHS 3844 b पृथ्वी से केवल लगभग 30 प्रतिशत बड़ा है, लेकिन इसके बाकी लगभग सभी पहलू इसे पृथ्वी-जुड़वां ग्रह से बिल्कुल विपरीत दिशा में ले जाते हैं। यह अपने तारे की परिक्रमा सिर्फ 11 घंटों में करता है। यह ज्वारीय रूप से बंधा है। इसका दिन वाला हिस्सा झुलस रहा है। और इसकी सतह बंजर और वायुमंडल-रहित दिखाई देती है।

यह विरोधाभास उपयोगी है। यह खगोलशास्त्रियों और आम जनता दोनों को याद दिलाता है कि चट्टानी ग्रह कई रूपों में आते हैं, और पृथ्वी जैसी आकार-समानता का अर्थ पृथ्वी जैसी परिस्थितियां नहीं होता। Kua'kua शायद बढ़े हुए बुध के अधिक करीब हो, जिसमें निरंतर तारकीय ताप के नीचे उजागर सतही पदार्थ का अतिरिक्त आकर्षण हो।

इस दुनिया पर JWST का अवलोकन चट्टानी बहिर्ग्रहों के बारे में हर सवाल का समाधान नहीं करेगा, लेकिन यह अवश्य दिखाता है कि क्या मापा जा सकता है, उसमें एक बदलाव आ रहा है। खगोलशास्त्री अब केवल यह पूछने तक सीमित नहीं हैं कि कोई छोटा ग्रह मौजूद है या नहीं। वे यह पूछना शुरू कर रहे हैं कि उसकी सतह कैसी है। 48 प्रकाश-वर्ष दूर एक बंजर दुनिया के लिए, यह एक उल्लेखनीय छलांग है।

• JWST ने अपने MIRI उपकरण का उपयोग करके LHS 3844 b के गर्म दिन वाले हिस्से का अध्ययन किया।
• यह सुपर-अर्थ एक काली, बंजर चट्टानी दुनिया जैसा दिखता है और इसमें कोई वायुमंडल नहीं है।
• अवरक्त स्पेक्ट्रम पृथ्वी की भूपर्पटी जैसी सतह से मेल नहीं खाता और मेंटल या लावा चट्टान की ओर संकेत करता है।

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