JWST 55 Cancri e-க்கு ஹைட்ரஜன் நிறைந்த, மாறிக்கொண்டிருக்கும் வளிமண்டலம் இருப்பதாக சுட்டிக்காட்டுகிறது

அறியப்பட்ட மிகச் சிறந்த லாவா உலகங்களில் ஒன்றின் மேல் JWST ஒரு நிலையற்ற வளிமண்டலத்தைச் சுட்டிக்காட்டுகிறது

NASA-வின் ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கியில் இருந்து கிடைத்த புதிய கண்காணிப்புகள், பூமியிலிருந்து சுமார் 41 ஒளி ஆண்டுகள் தொலைவில் உள்ள 55 Cancri e என்ற ஒரு சூப்பர்-எர்த் கிரகத்தை ஆராய்ச்சியாளர்கள் மேலும் தெளிவாகப் பார்க்க உதவுகின்றன. இது தனது நட்சத்திரத்திற்கு மிக அருகில் சுற்றுவதால், அதன் மேற்பரப்பு பகுதியளவில் உருகியிருக்கலாம் என விஞ்ஞானிகள் கருதுகின்றனர். புதிய பகுப்பாய்வு, அந்தக் கிரகத்தின் வளிமண்டலம் இருப்பது மட்டுமல்லாமல், அது ஹைட்ரஜன் நிறைந்ததும் சாத்தியமாகச் செயலில் உள்ளதுமானதாகவும் இருக்கலாம்; மேலும் வாயு வெளியேற்றமும் தற்காலிக மேக உருவாக்கமும் காலப்போக்கில் நிலைமைகளை மாற்றி அமைக்கக்கூடும் எனச் சுட்டுகிறது.

Nature Astronomy இதழுக்கு சமர்ப்பிக்கப்பட்ட ஒரு ஆய்வில் தெரிவிக்கப்பட்ட இந்தக் கண்டுபிடிப்புகள்,所谓 லாவா கிரகங்களைப் புரிந்துகொள்ளும் வளர்ந்து வரும் முயற்சிக்கு மேலும் சேர்க்கையாக உள்ளன: தங்கள் நட்சத்திரங்களால் மிகுந்த அளவில் சூடாக்கப்பட்ட பாறை உலகங்கள். இவை அறியப்பட்ட மிகக் கடுமையான சூழல்களில் அடங்குகின்றன; ஆனால் மேற்பரப்புகள் உருகி, மேலுள்ள காற்றோடு நேரடியாகப் பொருட்களை பரிமாறும் அளவிற்கு வெப்பமான நிலையில் வளிமண்டலங்கள் எவ்வாறு நடந்து கொள்கின்றன என்பதைப் படிப்பதற்கான அரிய இயற்கை ஆய்வகத்தையும் இவை வழங்குகின்றன.

55 Cancri e-யைச் சுற்றி, அடிப்படை எண்களே இதை விசித்திரமாக்கின. இந்தக் கிரகத்தின் ஆரம் பூமியைவிட சுமார் 1.88 மடங்கு, நிறை சுமார் எட்டு மடங்கு. இது சூரியனைப் போன்ற ஒரு நட்சத்திரத்தை 0.7 நாளுக்கு ஒருமுறை சுற்றுகிறது; மேலும் இது tidal lock நிலையில் இருக்கலாம் என்று கருதப்படுகிறது, அதாவது ஒரு பக்கம் எப்போதும் நட்சத்திரத்தை நோக்கி இருக்கும். இந்த நெருக்கமான சுற்றுப்பாதை புதிய விளக்கத்தின் மையமாக உள்ளது: கடுமையான நட்சத்திர வெப்பம் மேற்பரப்பு பொருட்களை உருக்கவும், சூரியக் குடும்பத்தின் பாறைக் கிரகங்களில் காணப்படாத வகையான வளிமண்டல வேதியியலைத் தூண்டவும் போதுமானது என ஆராய்ச்சியாளர்கள் கருதுகின்றனர்.

ஐந்து eclipse கண்காணிப்புகள் படத்தை மாற்றின

ஆராய்ச்சியாளர்கள் JWST-ஐ பயன்படுத்தி 55 Cancri e-யின் ஐந்து eclipse நிகழ்வுகளைப் பார்த்து, அந்தத் தரவை lava-கிரக உருவாக்கம் மற்றும் வளர்ச்சிக்கான நீண்டநாள் மாதிரிகளுடன் ஒப்பிட்டனர். முந்தைய எதிர்பார்ப்புகள் carbon monoxide மற்றும் carbon dioxide நிறைந்த வளிமண்டலங்களையே முன்னிலைப் படுத்தின. புதிய கண்காணிப்புகள் இன்னும் குறிப்பிடத்தக்க அளவிலான carbon monoxide இருப்பதை ஆதரிக்கின்றன; ஆனால் வழக்கமான மாதிரிகள் சுட்டியதைவிட சிக்கலான கலவையைக் குறிப்பதாக உள்ளன.

அறிக்கையின் படி, அந்த வளிமண்டலம் பெருமளவில் carbon monoxide, சிறிய அளவு carbon dioxide, மற்றும் கணிசமான ஹைட்ரஜன் ஆகியவற்றால் ஆனதாக இருக்கலாம். அந்த கடைசி கூறு குறிப்பாக முக்கியமானது. மிகக் கடுமையாக சூடாக்கப்பட்ட பாறை கிரகத்தில் ஹைட்ரஜன் நிறைந்த வளிமண்டலம் இருப்பது, சில மாதிரிகள் கருதியதைவிட உள்பகுதி வேதியியல் குறைப்புச் சூழ்நிலையைக் கொண்டிருக்கலாம் என்பதைச் சுட்டுகிறது; இதனால் மேற்பரப்பிற்கு மேலே வானியலாளர்கள் கண்டறிய முடிவதை, உலகளாவிய அல்லது அதற்குச் சமமான மக்மா சூழலுக்குள் என்ன நடக்கிறது என்பதோடு இணைக்கிறது.

பாறை கிரகங்களில் உள்ள இரண்டாம் நிலை வளிமண்டலங்கள் உள்புற அமைப்பு மற்றும் பின்னர் நடைபெறும் வாயு வெளியேற்றத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன என்று இந்த ஆய்வு வாதிடுகிறது. நடைமுறையில், இதன் அர்த்தம் வளிமண்டல அளவீடுகள் கிரகத்தின் உள்நிலை நிலைமையை மறைமுகமாகத் தெரிவிக்கும் சோதனைகளாக இருக்க முடியும். இங்கே ஹைட்ரஜன் நிறைந்த மாதிரிகளுக்கான முன்னுரிமை, ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த oxygen fugacity-ஐச் சுட்டுகிறது; இது கிரகத்தின் உள்பகுதி ஆக்சிஜன் கொண்ட சேர்மங்களை விட ஹைட்ரஜனை அதிகமாக ஆதரிக்கக்கூடும் என்பதைச் சொல்வதற்கான புவியியல்-வேதியியல் குறிகை ஆகும்.

இது 55 Cancri e-யை வெறும் தீவிர வெப்பநிலைகள் கொண்ட ஒரு அசாதாரண பொருளாக மட்டும் பார்க்காமல், அதற்கு அப்பால் கொண்டு செல்கிறது. இது வாயு பெருங்கிரகங்களோ, பூமியைப் போன்ற நில கிரகங்களோ அல்லாத உலகங்களில் வளிமண்டல அடையாளங்கள், மக்மா வேதியியல், மற்றும் கிரக வளர்ச்சியை இணைக்கும் ஒரு சோதனை வழக்காக மாறுகிறது.

வளிமண்டலம் உண்மையாகவே நேரத்தோடு மாறக்கூடும் காரணம்

மூல அறிக்கையில் உள்ள சுவாரசியமான விவரங்களில் ஒன்று, ஐந்து eclipse கண்காணிப்புகளும் ஒன்றோடு ஒன்று முழுமையாகப் பொருந்தவில்லை என்பதுதான். இந்த கலவையான தரவு செயலில் உள்ள வாயு வெளியேற்றம் அல்லது அந்த வெளியேற்றத்தால் உருவான மேகங்களைச் சுட்டக்கூடும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுகின்றனர். இந்த நிலையில், சூடான மேற்பரப்பு அல்லது உள்பகுதியில் இருந்து விடுபடும் பொருள் மேகங்களை உருவாக்கி, புதிய வாயு வெளியேற்றம் அவற்றை விரட்டும் வரை கிரகத்தின் மேற்பரப்பை சிறிது நேரம் குளிரச் செய்கிறது.

இந்த விளக்கம் உறுதியாகும் பட்சத்தில், 55 Cancri e என்பது குறுகிய கால அளவுகளில் வளிமண்டலம் செயலில் புதுப்பிக்கப்பட்டும் மாற்றப்பட்டும் வரும் வெளிக்கோள் கிரகத்தின் மிகத் தெளிவான எடுத்துக்காட்டுகளில் ஒன்றாக இருக்கலாம். நிலையான வாயுப் போர்வை என்பதற்குப் பதிலாக, இந்தக் கிரகத்தில் மேற்பரப்பு வெப்பம், வளிமண்டல அமைப்பு, மற்றும் தற்காலிக மேகங்கள் தொடர்ச்சியாக ஒன்றோடொன்று தொடர்புகொள்ளும் ஒரு சுழற்சி முறை இருக்கலாம்.

இது இந்த ஒரு பொருளைத் தாண்டியும் முக்கியம். கடும் கதிர்வீச்சு நிலையில் எந்தப் பாறை வெளிக்கோள் கிரகங்கள் வளிமண்டலத்தைத் தக்கவைத்துக்கொள்ள முடியும், அவை எவ்வாறு வளர்கின்றன என்பதை வானியலாளர்கள் கண்டறிய முயல்கின்றனர். 55 Cancri e போன்ற ஒரு உலகம் அந்தக் கேள்வியின் எல்லை முனையில் நிற்கிறது. இது தனது நட்சத்திரத்திற்கு இவ்வளவு அருகில் சுற்றியும் ஒரு இயக்கமான வளிமண்டலத்தை தக்கவைக்க முடிந்தால், மிகுந்த வெப்பமுள்ள பாறை கிரகங்களில் வளிமண்டல உயிர்த் தாங்கும் திறன், மறுபூர்த்தி, மற்றும் அமைப்பு குறித்த மாதிரிகள் திருத்தப்பட வேண்டியிருக்கலாம்.

வெளிக்கோள் கிரக அறிவியலுக்கு இதன் பொருள்

55 Cancri e நீண்ட காலமாக கவனம் பெற்றுள்ளது; அது ஒப்பீட்டளவில் அருகில் இருப்பதாலும், மீண்டும் மீண்டும் ஆய்வு செய்யப் போதுமான அளவில் அணுகக்கூடியதுமானதாலும். இதனால், வெளிக்கோள் கிரகங்களை வெறும் கண்டறிதலிலிருந்து அவற்றின் வளிமண்டலங்களையும் உள்பகுதியையும் விரிவாக விவரிப்பதற்குக் கொண்டு செல்ல முயலும் கண்காணிப்பு நிலையங்களுக்கு இது முதன்மை இலக்காகிறது. பல eclipse தரவுத்தொகுப்புகளைச் சேகரிக்கும் JWST-யின் திறன் காரணமாகவே, எந்த வாயுக்கள் இருக்கலாம், இந்த அமைப்பு எவ்வளவு மாறுபடக்கூடும் என்பதைக் குறித்து விஞ்ஞானிகள் இப்போது மேலும் குறிப்பிட்ட கூற்றுகளை முன்வைக்க முடிகிறது.

விரிவான முக்கியத்துவம் அறிவியல் அளவுக்கு இணையாக முறையியலிலும் உள்ளது. வெளிக்கோள் கிரக ஆராய்ச்சியாளர்கள், தாங்கள் நேரடியாகக் காண முடியாத செயற்பாடுகளை மதிப்பிட வளிமண்டல அளவீடுகளையே அதிகமாக நம்புகின்றனர்; இதில் எரிமலைச் செயல்பாடு, உள்பகுதி அமைப்பு, மற்றும் வெப்பப் பரிமாற்றம் அடங்கும். 55 Cancri e போன்ற கடுமையான கிரகத்தில், அந்த மதிப்பீடுகள் கடினமும் மாதிரி சார்ந்தவையும் ஆகும். இருந்தாலும், புதிய முடிவுகள் இந்தத் துறை பரந்த வகைப்படுத்தலிலிருந்து இயற்பியல் அடிப்படையிலான விளக்கங்களுக்குத் தாவி வருவதை காட்டுகின்றன.

இன்னும் சில வரம்புகள் உள்ளன. இந்த ஆய்வு வெளியீட்டிற்காக சமர்ப்பிக்கப்பட்டுள்ளது; இதுவரை முழுமையாக வெளியிடப்பட்டது என்று குறிப்பிடப்படவில்லை. மேலும், அறிக்கையிடப்பட்ட விளக்கம் eclipse தரவு போட்டியிடும் வளிமண்டல மாதிரிகளுடன் எவ்வாறு ஒப்பிடப்படுகிறது என்பதையே சார்ந்துள்ளது. ஆனாலும், இந்த எச்சரிக்கைகளுடன் கூட, முடிவு அர்த்தமுள்ளது: ஒருகாலத்தில் வெறும் கடுமையான ஒரு ஆர்வப்பொருளாக கருதப்பட்ட அருகிலுள்ள லாவா கிரகம், இப்போது வேதியியல் ரீதியாக தகவலளிக்கும் வளிமண்டலத்துடன் கூடிய இயக்கமான உலகமாகத் தெரிகிறது.

இதனால் 55 Cancri e வெறும் கிரக மிகை வெப்பத்தின் எச்சரிக்கை கதையாக மட்டுமல்லாமல், இயற்பியல் எல்லைகளுக்குத் தள்ளப்பட்ட பாறை வெளிக்கோள் கிரகங்களை வானியலாளர்கள் எவ்வாறு ஆய்வு செய்கின்றனர் என்பதற்கான அளவுகோலாகவும், JWST போன்ற தொலைநோக்கிகள் ஒளியின் சிறு மாற்றங்களை அயல்மொழி புவியியல் மற்றும் வளிமண்டல மாற்றத்தின் செயல்படும் படமாக எவ்வாறு மாற்றுகின்றன என்பதற்குமான எடுத்துக்காட்டாகவும் மாறி வருகிறது.

இந்தக் கட்டுரை Universe Today வழங்கிய செய்திப்பிரிவின் அடிப்படையில் எழுதப்பட்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.