JWST ने दो रहने योग्य क्षेत्र वाले ग्रहों के आसपास चंद्रमा खोजा, लेकिन तारकीय शोर आड़े आ गया

एक आशाजनक exomoon खोज एक परिचित खगोलीय समस्या से टकरा गई

James Webb Space Telescope सैद्धांतिक रूप से इतना संवेदनशील है कि वह पृथ्वी के समान किसी चंद्रमा का पता लगाने में खगोलविदों की मदद कर सके। लेकिन TOI-700 प्रणाली के अवलोकनों का वर्णन करने वाला एक नया preprint दिखाता है कि यह संभावना भी तारे के सामने हार सकती है।

MIT, Harvard, और University of Chicago के शोधकर्ताओं ने JWST का उपयोग पृथ्वी से लगभग 100 प्रकाश-वर्ष दूर स्थित M-dwarf तारे TOI-700 के habitable zone में मौजूद दो Earth-sized ग्रहों का अध्ययन करने के लिए किया। लक्ष्य ग्रह TOI-700 d और TOI-700 e को उनके गुणों और कक्षाओं के कारण स्थिर चंद्रमा रखने के विशेष रूप से मजबूत उम्मीदवार माना गया था। लेकिन एक निश्चित exomoon संकेत खोजने के बजाय, टीम ने पाया कि तारे की सतही गतिविधि से आने वाला शोर उस सूक्ष्म transit signature को प्रभावी रूप से ढक रहा था जिसे वे देखना चाहते थे।

यह परिणाम किसी चंद्रमा की खोज नहीं है, लेकिन मौजूदा उपकरणों के साथ exomoon hunting की व्यावहारिक सीमाओं का एक महत्वपूर्ण माप जरूर है। JWST ने ग्रहों के अपने मुख्य मापों को बेहतर किया, फिर भी मेजबान तारे की परिवर्तनशीलता चंद्रमा के छोटे संकेत को छिपाने के लिए पर्याप्त मजबूत रही।

लक्ष्य: habitable zone में दो Earth-sized ग्रह

TOI-700 पहले से ध्यान आकर्षित कर चुका है क्योंकि इसमें कई ज्ञात ग्रह हैं, जिनमें तारे के habitable zone में स्थित दो Earth-sized संसार भी शामिल हैं। नए अध्ययन में शोधकर्ताओं ने दोनों के लिए बेहतर माप रिपोर्ट किए। उन्होंने ग्रहों की कक्षीय गणनाओं को एक order of magnitude तक सुधारा और त्रिज्या मापों को दो से तीन गुना तक बेहतर किया।

TOI-700 d के लिए, पेपर में पृथ्वी की 1.145 गुना त्रिज्या बताई गई है। TOI-700 e के लिए, त्रिज्या पृथ्वी की 0.919 गुना है। ये वही तरह के ग्रह हैं जो स्वाभाविक रूप से दीर्घकालिक स्थिरता, जलवायु, और इस बारे में अनुमान लगाने को प्रेरित करते हैं कि क्या कोई चंद्रमा पृथ्वी के अपने इतिहास से मोटे तौर पर मिलती-जुलती तरह से ग्रह विकास को प्रभावित कर सकता है।

यह प्रेरणा केवल भावनात्मक खगोलशास्त्र नहीं है। माना जाता है कि पृथ्वी के चंद्रमा ने इस ग्रह पर गहरे प्रभाव डाले, जिनमें अक्षीय झुकाव को स्थिर करना और जलवायु उतार-चढ़ाव को संतुलित करना शामिल है। एक चंद्रमा ज्वार, घूर्णन, और संभावित रूप से किसी विश्व के व्यापक पर्यावरणीय इतिहास को बदल सकता है। इसलिए कहीं और पृथ्वी-चंद्रमा समकक्ष खोजना केवल एक जिज्ञासा नहीं होगा। यह संभावित रूप से जीवन-अनुकूल प्रणालियों की खोज में एक और आयाम खोल देगा।

JWST की कच्ची संवेदनशीलता पर्याप्त थी, लेकिन तारा आड़े आ गया

preprint के अनुसार, सही परिस्थितियों में JWST एक Earth-like moon संकेत का पता लगा सकता है। टीम ने अनुमान लगाया कि इस प्रणाली में एक Luna analogue की पहचान करने के लिए starlight में लगभग 20 parts per million की गिरावट मापनी होगी। यह telescope की क्षमता के भीतर है।

बाधा उपकरणों की कमजोरी नहीं थी। यह तारे से आने वाला astrophysical contamination था। जब टीम ने data का विश्लेषण किया, तो उन्हें stellar granulation से उत्पन्न एक दोहरावदार red-noise pattern मिला, यानी तारे की सतह पर plasma का उबलना और उठना-गिरना। TOI-700 में, यह संकेत लगभग हर 16 मिनट में oscillate कर रहा था और इसका आयाम लगभग 46 parts per million था।

इसका मतलब था कि stellar noise exomoon-sized संकेत को ढकने के लिए पर्याप्त से भी अधिक बड़ा था। व्यवहार में, JWST brightness में बेहद सूक्ष्म बदलाव माप सकता था, लेकिन तारा खुद ऐसे पैमाने और आवृत्ति पर बदल रहा था कि चंद्रमा की खोज साफ़-सुथरी तरह सफल न हो सके।

यह याद दिलाता है कि precision astronomy में अक्सर सीमा केवल telescope नहीं होता। उपकरण अपने अनुसार काम कर रहे हों तब भी, आकाश गड़बड़ रह सकता है।

शोधकर्ता फिर भी क्या निष्कर्ष निकाल सके

हालांकि अवलोकनों से किसी भी ग्रह के आसपास चंद्रमा का प्रमाण नहीं मिला, अध्ययन ने फिर भी parameter space को संकुचित किया। टीम ने निष्कर्ष निकाला कि देखे गए noise conditions के तहत, उनकी data केवल certain orbits पर Ganymede से बड़े चंद्रमाओं का पता लगा सकती थी। इससे छोटे चंद्रमाओं के लिए पर्याप्त जगह बचती है, जिनमें Earth के चंद्रमा के अधिक निकट आकार वाले analogues भी शामिल हैं।

दूसरे शब्दों में, non-detection का मतलब यह नहीं कि TOI-700 d और e के पास चंद्रमा नहीं हैं। इसका मतलब यह है कि यदि चंद्रमा मौजूद हैं, तो इस dataset में उनका संकेत इतना साफ़ नहीं था कि तारे की intrinsic variability से ऊपर उठ सके। यह अंतर महत्वपूर्ण है, क्योंकि ऐसे क्षेत्र में null results भी भविष्य की observing strategy को आकार दे सकते हैं।

यह काम TOI-700 प्रणाली के वैज्ञानिक मूल्य को भी बढ़ाता है। बेहतर कक्षीय और आकार माप ग्रहों, उनके transits, और उन follow-up observations के मॉडल को बेहतर बनाते हैं जो सबसे अधिक उपयोगी हो सकते हैं। exomoon discovery के बिना भी, इस अभियान ने अध्ययन के लिए उपलब्ध अधिक दिलचस्प nearby multi-planet systems में से एक की समझ को और सटीक बनाया।

विस्तृत exomoon खोज के लिए यह क्यों महत्वपूर्ण है

Exomoons इसलिए दुर्लभ नहीं हैं कि astronomers की उनमें रुचि नहीं है, बल्कि इसलिए कि संकेत अत्यंत सूक्ष्म होते हैं। किसी ग्रह का पता लगाना ही कठिन है। उस ग्रह के चारों ओर चंद्रमा का पता लगाने के लिए समय, चमक, और system geometry की और भी नाज़ुक पढ़ाई चाहिए। TOI-700 का परिणाम दिखाता है कि तारे स्वयं uncertainty का निर्णायक स्रोत बन सकते हैं, यहाँ तक कि उन प्रणालियों में भी जो कागज़ पर अनुकूल दिखती हैं।

यह सबक तब महत्वपूर्ण होगा जब astronomers भविष्य के targets को प्राथमिकता देंगे। निकटवर्ती तारे, habitable-zone ग्रह, और JWST-स्तरीय संवेदनशीलता सभी मूल्यवान हैं। लेकिन exomoon search के लिए सबसे उपयुक्त स्थान तय करते समय stellar behavior को शायद अधिक महत्व देना होगा।

इसलिए यह अध्ययन उतना ही तकनीकी advance है जितना कि निराशा। यह दिखाता है कि ग्रह characterization के लिए JWST क्या कर सकता है, और किस तरह का stellar noise discovery के अगले स्तर को अब भी बाधित कर सकता है। अभी के लिए, पृथ्वी-चंद्रमा जुड़वां की खोज जारी है। TOI-700 अब भी आकर्षक है, लेकिन तारे ने साफ कर दिया है कि वहाँ किसी भी चंद्रमा को उजागर करना आसान नहीं होगा।

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