JWST ने TRAPPIST-1b और 1c को बिना वायुमंडल वाले चट्टानी संसारों के रूप में मैप किया, जिनमें दिन-रात के बीच极端 अंतर हैं

दो निकटवर्ती एक्सोप्लैनेट्स ने अब तक का अपना सबसे स्पष्ट जलवायु चित्र दिया है

खगोलविदों ने दूसरी तारे की परिक्रमा करने वाले दो पृथ्वी-आकार के एक्सोप्लैनेट्स के पहले तापमान मानचित्र तैयार किए हैं। James Webb Space Telescope का उपयोग करते हुए TRAPPIST-1b और TRAPPIST-1c का उनके पूर्ण कक्षीय चक्रों के दौरान अध्ययन किया गया। नतीजा बेहद कठोर है: दोनों दुनिया चट्टानी, वायुमंडल-रहित ग्रह प्रतीत होती हैं, जिनकी जलवायु अत्यधिक असमान है। उनके तारे की ओर मुख किए हुए गोलार्ध चरम ताप तक गर्म होते हैं, जबकि उनके स्थायी रात्रि-पक्ष बहुत नीचे शून्य से नीचे गिर जाते हैं।

यह अवलोकन TRAPPIST-1 प्रणाली के दो सबसे भीतरी ग्रहों पर केंद्रित है, जो पृथ्वी से लगभग 40 प्रकाश-वर्ष दूर एक लाल बौने तारे की परिक्रमा करने वाले सात ग्रहों का सघन परिवार है। अपनी खोज के बाद से यह प्रणाली एक्सोप्लैनेट विज्ञान का एक प्रमुख लक्ष्य रही है, आंशिक रूप से इसलिए कि इसके कई संसार तारे के रहने योग्य क्षेत्र में या उसके पास स्थित हैं और आंशिक रूप से इसलिए कि लाल बौने आकाशगंगा में सबसे सामान्य तारे हैं। इसलिए यह समझना कि उनके ग्रह किस प्रकार के वायुमंडल बनाए रख सकते हैं, सौरमंडल से बाहर संभावित रूप से रहने योग्य वातावरणों की व्यापक खोज के लिए केंद्रीय महत्व रखता है।

नए अध्ययन में, जिनेवा और बर्न विश्वविद्यालयों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने Webb की मदद से TRAPPIST-1b और 1c को अवरक्त प्रकाश में कुल 60 घंटों तक लगातार देखा। प्रत्येक ग्रह के अपने तारे के चारों ओर घूमते समय उससे निकलने वाले ऊष्मीय विकिरण को मापकर, शोधकर्ताओं ने यह पुनर्निर्मित किया कि दिन-पक्ष और रात-पक्ष से कितनी गर्मी विकीर्ण हो रही थी। इससे वे सीमित स्नैपशॉट्स के आधार पर जलवायु स्थितियों का अनुमान लगाने के बजाय विस्तृत तापमान मानचित्र बना सके।

ज्वार-बंधित संसार, जिनमें वायुमंडलीय ऊष्मा-स्थानांतरण का कोई संकेत नहीं

दोनों ग्रहों की निर्णायक स्थिति ज्वार-बंधन है। जैसे चंद्रमा और पृथ्वी का संबंध है, वैसे ही ये ग्रह अपनी कक्षाओं के साथ समकालिक रूप से घूमते हैं, जिसका अर्थ है कि उनका वही चेहरा हमेशा अपने तारे की ओर रहता है। ऐसे संसारों पर सामान्य दिन-रात चक्र नहीं होता। एक गोलार्ध में निरंतर दिन रहता है, जबकि दूसरा स्थायी अंधकार में रहता है। यदि पर्याप्त वायुमंडल मौजूद हो, तो वह दोनों पक्षों के बीच गर्मी का परिवहन कर सकता है और तापमान के अंतर को कम कर सकता है। यदि कोई वायुमंडल नहीं है, तो तापीय विभाजन अत्यधिक होना चाहिए।

Webb ने लगभग यही देखा। TRAPPIST-1b के दिन-पक्ष का तापमान 200 डिग्री सेल्सियस से ऊपर पहुंचता है, जबकि रात-पक्ष माइनस 200 डिग्री सेल्सियस से नीचे गिर जाता है। TRAPPIST-1c में भी ऐसा ही पैटर्न दिखा। ये विशाल अंतर प्रमुख वैज्ञानिक परिणाम हैं, क्योंकि वे संकेत देते हैं कि किसी भी ग्रह के चारों ओर गर्मी प्रभावी ढंग से पुनर्वितरित नहीं हो रही है। दूसरे शब्दों में, इन अवलोकनों में ऐसा कोई प्रमाण नहीं है कि इतना घना वायुमंडल मौजूद है जो दोनों गोलार्धों के बीच परिस्थितियों को समतल कर सके।

यह निष्कर्ष दोनों ग्रहों की संभावित व्याख्याओं की सीमा को संकुचित करता है। सबसे सरल व्याख्या यह है कि दोनों नंगे चट्टानी संसार हैं। वे अपने मूल तारे के बहुत करीब हैं, तीव्र विकिरण का सामना कर रहे हैं, और ऐसा वायुमंडल बनाए रखने में असमर्थ हैं जो जलवायु को मध्यम कर सके या पृथ्वी जैसी सतही स्थितियों का समर्थन कर सके। इसका अर्थ यह नहीं कि प्रणाली कम दिलचस्प है। इसका अर्थ यह है कि वह अधिक स्पष्ट हो जाती है। एक्सोप्लैनेट विज्ञान अक्सर संभावनाशील दुनियाओं की पहचान करने जितना ही संभाव्य दुनियाओं को खारिज करके आगे बढ़ता है।

जीवन की खोज में TRAPPIST-1 अभी भी क्यों महत्वपूर्ण है

TRAPPIST-1 अब भी लाल बौनों के चारों ओर ग्रहों की विविधता का अध्ययन करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण निकटवर्ती प्रयोगशालाओं में से एक है। इसके सातों ग्रह आकार में लगभग स्थलीय हैं, और उनकी सघन संरचना बार-बार अवलोकन को अपेक्षाकृत कुशल बनाती है। सबसे भीतरी संसारों से सबसे कठिन वातावरण होने की अपेक्षा थी, लेकिन प्रणाली के अधिक मध्यम ताप वाले ग्रह अब भी ध्यान आकर्षित करते हैं क्योंकि वे उस क्षेत्र में परिक्रमा करते हैं जहाँ सही वायुमंडलीय स्थितियों में तरल जल सिद्धांततः मौजूद हो सकता है।

इसीलिए नए मानचित्र केवल TRAPPIST-1b और 1c से आगे भी मायने रखते हैं। लाल बौने तारे आकाशगंगा की तारकीय आबादी पर हावी हैं। यदि उनके चारों ओर के ग्रह तारे के बहुत करीब होने पर अपने वायुमंडल अक्सर खो देते हैं, तो यह वैज्ञानिकों को आगे कहाँ देखना चाहिए और किन संकेतों को प्राथमिकता देनी चाहिए, इसे परिभाषित करने में मदद करता है। यह परिणाम Webb की उस क्षमता को भी दर्शाता है जिसमें वह केवल ग्रहों का पता लगाने से आगे बढ़कर उनकी जलवायु का प्रत्यक्ष चरित्रांकन कर सकता है, भले ही वे ग्रह छोटे और चट्टानी ही क्यों न हों।

पृथ्वी-आकार के एक्सोप्लैनेट्स का तापमान मानचित्रण लंबे समय से एक महत्वाकांक्षी लक्ष्य रहा है, क्योंकि संकेत बहुत कमजोर होता है और मापों के लिए असाधारण स्थिरता चाहिए होती है। Webb की अवरक्त संवेदनशीलता अब इस तरह के विश्लेषण को संभव बना रही है। इस मामले में, दूरबीन दोनों ग्रहों को उनके पूर्ण कक्षीय चक्रों के दौरान ट्रैक करने और उनकी वायुमंडलीय स्थिति का निदान करने के लिए पर्याप्त बड़े तापीय अंतर निकालने में सक्षम थी। यह क्षेत्र के लिए एक प्रमुख पद्धतिगत कदम है, भले ही अध्ययन किए गए विशिष्ट ग्रह रहने योग्य न निकले हों।

कठोर उत्तर पर आधारित एक उपलब्धि

एक्सोप्लैनेट कवरेज में हर नई माप को रहने-योग्यता पर एक जनमत-संग्रह के रूप में देखने की प्रवृत्ति होती है। इन अवलोकनों से मिलने वाला अधिक महत्वपूर्ण सबक इससे सूक्ष्म है। रहने-योग्यता ही एकमात्र वैज्ञानिक पुरस्कार नहीं है। यह जानना कि TRAPPIST-1b और 1c संभवतः वायुमंडल-रहित, ज्वार-बंधित चट्टानी संसार हैं, शोधकर्ताओं को वायुमंडलीय अस्तित्व, ग्रहों के विकास, और छोटे तारों के चारों ओर स्थित दुनियाओं की पर्यावरणीय सीमाओं के बारे में ठोस जानकारी देता है।

यह भविष्य के अवलोकनों के लिए एजेंडा को भी और स्पष्ट करता है। यदि भीतरी ग्रह वास्तव में केवल चट्टान तक सीमित हो गए हैं, तो अगला प्रश्न यह है कि उसी प्रणाली में आगे चलकर परिस्थितियाँ कैसे बदलती हैं। क्या ठंडे TRAPPIST-1 ग्रह वायुमंडलों को अधिक सफलतापूर्वक बनाए रखते हैं? क्या Webb या भविष्य की वेधशालाएँ उन दुनियाओं पर गैसों का पता लगा सकती हैं? अन्य लाल-बौना प्रणालियों में यह पैटर्न कितना सामान्य है?

फिलहाल, TRAPPIST-1b और 1c इस बात के सबसे स्पष्ट उदाहरणों में से दो हैं कि जब अनंत दिन और अंतहीन रात के बीच कोई वायुमंडलीय परत नहीं होती, तो ज्वार-बंधित स्थलीय ग्रह कैसा दिख सकता है। विज्ञान विशेष रूप से प्रभावशाली इसलिए है क्योंकि उत्तर इतना निर्दयी है। Webb ने इन दुनियाओं पर छिपी हुई अनुकूल परिस्थितियों का खुलासा नहीं किया। उसने उनकी खुली सतहों, उनके तापीय चरमों, और दूरस्थ सूर्यों की परिक्रमा करने वाले ग्रहों की जलवायु पढ़ने के मानव प्रयास में एक नए स्तर की सटीकता को उजागर किया।

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