JWST अभ्यासातून सूचित होते की मिनी-नेपच्यूनमध्ये खोल पाणी लपलेले असू शकते

सामान्य वाटणारा ग्रह प्रकार अपेक्षेपेक्षा वाचायला अधिक कठीण का असू शकतो

उप-नेपच्यून ग्रह हे सूर्यमालेबाहेर आढळणाऱ्या सर्वाधिक विपुल जगांपैकी एक आहेत, तरीही त्यांना समजून घेणे सर्वात कमी सहज वाटणाऱ्या विषयांपैकी एक आहे. ते पृथ्वीपेक्षा मोठे, नेपच्यूनपेक्षा लहान, आणि इतके सामान्य आहेत की आजवर नोंदवलेल्या 6,300 हून अधिक पुष्ट बहिर्ग्रहांमध्ये त्यांचा लक्षणीय वाटा आहे. तरीसुद्धा, हे ग्रह प्रत्यक्षात कशापासून बनलेले आहेत आणि त्यांची अंतर्गत रचना कशी मांडलेली आहे, हे ठरवण्यात खगोलशास्त्रज्ञ अजूनही अडचणीत आहेत.

शिकागो विद्यापीठातील संशोधकांनी युनायटेड स्टेट्स आणि कॅनडातील सहकाऱ्यांसह केलेला एक नवा अभ्यास असा युक्तिवाद करतो की या क्षेत्रातील प्रमुख निरीक्षण साधनांपैकी एक या जगांतील पाण्याचा मोठा भाग चुकवत असू शकतो. The Astrophysical Journal मध्ये प्रकाशित झालेला हा पेपर TOI-270 d या पृथ्वीपासून सुमारे 73 प्रकाशवर्षे दूर असलेल्या उप-नेपच्यूनवर केंद्रित आहे, आणि असा संकेत देतो की अशा ग्रहांवरील पाणी हायड्रोजन-समृद्ध वातावरणाखाली लपलेले असू शकते, टेलिस्कोप पाहू शकतील अशा वरच्या थरांत समान रीतीने मिसळलेले नसून.

हा निष्कर्ष महत्त्वाचा आहे, कारण बहिर्ग्रहांच्या वातावरणाचे रसायनशास्त्र समजून घेण्यासाठी खगोलशास्त्रज्ञ जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोपवर अधिकाधिक अवलंबून आहेत. जर नवे मॉडेलिंग योग्य असेल, तर वेबकडून मिळणारे स्पेक्ट्रा बहिर्ग्रह विज्ञानाच्या केंद्रस्थानी असलेल्या ग्रहांच्या व्यापक वर्गाची फक्त अंशतः कहाणी दाखवू शकतात.

संशोधकांनी TOI-270 d वर काय मॉडेल केले

TOI-270 d हे तुलनेने जवळचे आणि आधीच आधुनिक उपकरणांनी अभ्यासलेले असल्याने एक उपयुक्त चाचणी प्रकरण आहे. हा ग्रह 2019 मध्ये शोधला गेला आणि त्याची त्रिज्या पृथ्वीच्या सुमारे दुप्पट, तर वस्तुमान सुमारे 4.2 पट आहे. तो एका लाल बटू ताऱ्याभोवती 11.4 दिवसांत एक प्रदक्षिणा पूर्ण करतो, अशा दाट प्रणालीमध्ये ज्यात TOI-270 b आणि TOI-270 c हे भगिनी ग्रहही आहेत.

JWST ने केलेल्या आधीच्या निरीक्षणांत TOI-270 d च्या वातावरणात कार्बन डायऑक्साइड, मिथेन आणि हायड्रोजन आढळले. हे रासायनिक संयोजन पाण्याची शक्यता सूचित करते, पण ते पाणी कुठे आहे किंवा कोणत्या रूपात आहे, याचे सोपे उत्तर देत नाही. अशा जगावर पाणी परिचित पृथ्वीवरील परिस्थितींपासून खूप दूरच्या स्थितींमध्ये अस्तित्वात असू शकते. ते हायड्रोजनमध्ये मिसळलेले असू शकते, खोल थरांमध्ये वेगळे झालेले असू शकते, किंवा अत्यंत तापमान आणि दाबाने नियंत्रित अवस्थांमध्ये असू शकते.

त्या अनिश्चिततेचा शोध घेण्यासाठी, टीमने ग्रहाचे वातावरण आणि अंतर्गत भाग दोन्हींचे अनुकरण करणारी संगणकीय मॉडेल चालवली. त्यांचा उद्देश फक्त पाण्याची उपस्थिती सिद्ध करणे नव्हता, तर अंदाजित परिस्थितींमध्ये पाणी आणि हायड्रोजन एकत्र कसे वागू शकतात हे तपासणे होता.

अभ्यासाचा मुख्य निष्कर्ष असा आहे की तापमान आणि संरचना अशा प्रकारे परस्परक्रिया करू शकतात की ते दोन्ही भौतिकदृष्ट्या वेगळे होऊ शकतात. TOI-270 d वर संशोधकांना आढळले की तुलनेने जलसमृद्ध अंतर्गत भाग आणि सुमारे 537 अंश सेल्सियस तापमान एकत्र आले, तर पाणी हायड्रोजन थराखाली जाऊ शकते. असे घडल्यास, दुर्बिणीची निरीक्षणे प्रामुख्याने वरच्या हायड्रोजन-प्रधान वातावरणाचेच नमुने घेतील, आणि खाली असलेला संभाव्यतः खूप मोठा साठा चुकवतील.

यामुळे दुर्बिणीच्या डेटाची व्याख्या का बदलते

याचा अर्थ वेब अपयशी ठरत आहे असा नाही. याचा अर्थ असा की काही ग्रहांची रचना सर्वोत्तम निरीक्षणांनाही स्वभावतः अपूर्ण बनवू शकते. दुर्बिणी वातावरणाच्या अगदी बाहेरील थरांतून जाणारे किंवा तिथून बाहेर पडणारे प्रकाशकिरण वाचतात. जर ते थर खोल अंतर्गत भागाशी नीट मिसळलेले नसतील, तर मोजलेले रसायनशास्त्र खाली काय आहे याचे कमी प्रतिनिधित्व करू शकते.

हे उप-नेपच्यूनच्या अंतर्गत रचनेबद्दल व्यापक मिश्रण गृहित धरणाऱ्या साध्या चित्रापासून एक महत्त्वपूर्ण बदल आहे. चांगले मिसळलेला ग्रह वातावरणीय वाचनांना संपूर्ण जगासाठी अधिक मजबूत मार्गदर्शक बनवेल. स्तरित ग्रहात तसे होणार नाही. अशा वेळी, खगोलशास्त्रज्ञ आकाशगंगेतील काही सर्वात सामान्य ग्रहांतील पाण्याचे प्रमाण कमी मोजत असतील.

हे एका वस्तूपेक्षा व्यापक आहे. उप-नेपच्यूनसाठी आपल्या सूर्यमालेत जवळचा समकक्ष नाही, त्यामुळे ते वैज्ञानिकदृष्ट्या अवघड ठरतात: ते मिल्की वेमध्ये सामान्य आहेत, पण संशोधक आणि जनतेला परिचित असलेल्या ग्रहांच्या यादीत अनुपस्थित आहेत. जवळचे उदाहरण नसल्यामुळे, खगोलशास्त्रज्ञांना त्यांचे वस्तुमान, त्रिज्या आणि वातावरणीय डेटा यांवरून, अनेकदा अप्रत्यक्ष अनुमानाद्वारे, त्यांचे स्वरूप जोडावे लागले आहे.

अनेक उप-नेपच्यूनचे वातावरण जाड, धूसर असल्यासारखे दिसते, त्यामुळे हे काम आणखी कठीण होते. अशी वातावरणे आधीच निरीक्षण गुंतागुंतीचे करतात. नवा अभ्यास आणखी एक सावधगिरीचा स्तर जोडतो, असा संकेत देतो की रेणू ओळखले गेले तरी खोल रचना अद्याप लपलेली असू शकते.

उप-नेपच्यून संशोधनात पुढे काय

हे काम सर्व उप-नेपच्यूनबाबतचा प्रश्न सोडवत नाही, आणि ते दडलेले पाणी थेट प्रतिमितही करत नाही. हा एका विशिष्ट ग्रहावर आणि त्याच्या ज्ञात वातावरणीय संकेतांच्या एका विशिष्ट संचावर आधारित मॉडेलिंग अभ्यास आहे. पण तो भविष्यातील निरीक्षणांचे अर्थ लावण्यासाठी आणि जुन्या गृहितकांचा पुनर्विचार करण्यासाठी खगोलशास्त्रज्ञांना अधिक स्पष्ट भौतिक चौकट देतो.

वेब आणि व्यापक बहिर्ग्रह समुदायासाठी याचा अर्थ असा की संशोधनाची पुढची पायरी पाणी-संबंधित रसायन आहे की नाही यापेक्षा, ग्रहांची स्तरबद्ध रचना दूरून काय दिसू शकते यावर कसा परिणाम करते, याकडे अधिक लक्ष देऊ शकते. समान वस्तुमान, तापमान आणि वातावरणीय रचना असलेले ग्रह आता त्या दृष्टिकोनातून तपासले जाऊ शकतात.

TOI-270 d विशेषतः मोलाचा आहे, कारण तो एका बहुग्रह प्रणालीत आहे, ज्यामुळे वैज्ञानिकांना त्याच ताऱ्याभोवती तयार झालेल्या संबंधित जगांची तुलना करता येते. तीन ग्रहांमधील फरक संशोधकांना स्तरित अंतर्गत रचना सामान्य परिणाम आहे की अधिक विशेष प्रकरण, हे तपासण्यास मदत करू शकतात.

व्यापक अर्थाने, हा अभ्यास आठवण करून देतो की बहिर्ग्रह विज्ञान आता मोजणीपासून ग्रहांचे अर्थ लावण्याकडे सरकत आहे. जगांची संख्या मोजणे आणि त्यांचे आकारानुसार वर्गीकरण करणे पुरेसे नाही. अधिक कठीण प्रश्न म्हणजे त्यांची अंतर्गत रचना, रसायनशास्त्र आणि उत्क्रांती समजून घेणे, विशेषतः सूर्याभोवती फिरणाऱ्या कशाशीही साधर्म्य नसलेल्या श्रेणींसाठी.

जर गरम उप-नेपच्यूनवर हायड्रोजनखाली पाणी लपलेले असेल, तर आकाशगंगेतील प्रमुख ग्रह-प्रकारांपैकी एक कसा समजला जातो ते बदलून जाईल. त्याचबरोबर, केवळ वातावरणीय स्पेक्ट्रोस्कोपी आपल्याला काय सांगू शकते याच्या मर्यादाही अधिक स्पष्ट होतील. दूरस्थ जगांना प्रकाशाच्या पातळ थरांमधून उलगडणाऱ्या क्षेत्रासाठी, ही एक चेतावणीही आहे आणि संधीही: डेटा अजूनही शक्तिशाली आहे, पण ते वाचण्यासाठी वापरले जाणारे मॉडेल अधिक प्रगत व्हावे लागतील.

त्या अर्थाने, TOI-270 d हा फक्त आणखी एक बहिर्ग्रह निष्कर्ष नाही. सीमारेषा किती वेगाने बदलत आहे याचा तो एक केस स्टडी आहे. उपकरणे जितकी अधिक अचूक होत जातात, तितके त्या उपकरणांना काय दिसते आणि काय दिसत नाही हे स्पष्ट करण्यात ग्रहांची रचना अधिक महत्त्वाची ठरते.

हा लेख Universe Today च्या वार्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.