இரண்டு வாழத்தகுந்த மண்டல உலகங்களைச் சுற்றி சந்திரனை JWST தேடியது, ஆனால் நட்சத்திர ஒலி இடையூறாகியது

நம்பிக்கை அளித்த exomoon தேடல் ஒரு பரிச்சயமான astrophysical சிக்கலில் சிக்கியது

கோட்பாட்டில், James Webb Space Telescope பூமியை ஒத்த ஒரு moon-ஐ கண்டறிய astronomers-க்கு உதவ போதுமான sensitivity கொண்டது. ஆனால் அருகிலுள்ள TOI-700 system-ஐக் கவனித்தவற்றை விவரிக்கும் ஒரு புதிய preprint, அந்த வாக்குறுதியை கூட star itself முறியடிக்க முடியும் என்பதை காட்டுகிறது.

MIT, Harvard, மற்றும் University of Chicago-வைச் சேர்ந்த ஆராய்ச்சியாளர்கள், பூமியிலிருந்து சுமார் 100 light-years தொலைவில் உள்ள M-dwarf star TOI-700-ன் habitable zone-இல் இருக்கும் இரண்டு Earth-sized planets-ஐ JWST மூலம் கண்காணித்தனர். இலக்கு கோள்களான TOI-700 d மற்றும் TOI-700 e, அவற்றின் பண்புகள் மற்றும் orbit-கள் காரணமாக நிலையான moons-ஐ வைத்திருக்கக்கூடிய வலுவான candidates ஆகக் கருதப்பட்டன. ஆனால் தெளிவான exomoon signal-ஐக் கண்டுபிடிப்பதற்குப் பதிலாக, star surface behavior-இல் இருந்து வரும் noise, அவர்கள் காண விரும்பிய நுண்ணிய transit signature-ஐ திறம்பட மூடிவிட்டதை team கண்டறிந்தது.

இந்த முடிவு ஒரு கண்டுபிடிப்பு அல்ல; ஆனால் தற்போதைய tools-ஐப் பயன்படுத்தி exomoon hunting-க்கு உள்ள நடைமுறை வரம்புகளைப் பற்றிய முக்கியமான அளவீடு இது. JWST planets themselves பற்றிய முக்கியமான அளவீடுகளை மேம்படுத்தியது, ஆனால் host star-இன் variability moon-இன் சிறிய signal-ஐ மறைக்கத் தக்க வலிமையுடன் தொடர்ந்தது.

இலக்கு: habitable zone-இல் உள்ள இரண்டு Earth-sized planets

TOI-700 ஏற்கனவே கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது, ஏனெனில் இதில் பல known planets உள்ளன; அதில் star-இன் habitable zone-இல் இருக்கும் இரண்டு Earth-sized worlds-வும் அடங்கும். புதிய பணியில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் இரண்டிற்கும் மேம்பட்ட அளவீடுகளை அறிவிக்கின்றனர். அவர்கள் கோள்களின் orbit estimates-ஐ ஒரு order of magnitude அளவிற்கு துல்லியப்படுத்தினர், மேலும் radius measurements-ஐ இரண்டு முதல் மூன்று மடங்கு வரை கூர்மையாக்கினர்.

TOI-700 d-க்கு, paper Earth-ன் 1.145 மடங்கு radius-ஐ அறிவிக்கிறது. TOI-700 e-க்கு, radius Earth-ன் 0.919 மடங்கு. இவை இயல்பாகவே நீண்டகால நிலைத்தன்மை, climate, மற்றும் ஒரு moon பூமியின் சொந்த வரலாற்றைப் போல ஓரளவு ஒத்த விதத்தில் planetary evolution-ஐ பாதிக்குமா என்ற ஊகங்களைத் தூண்டும் கோள்கள்.

இந்த motivation வெறும் sentimental astronomy அல்ல. Earth-ன் moon இந்த கிரகத்தில் மிகப் பெரிய விளைவுகளை ஏற்படுத்தியதாக கருதப்படுகிறது; அதில் axial tilt-ஐ நிலைப்படுத்துதல் மற்றும் climatic swings-ஐ சமப்படுத்துதல் அடங்கும். ஒரு moon tides, rotation, மற்றும் ஒரு உலகின் பரந்த environmental history-ஐ கூட மாற்றக்கூடும். ஆகையால் வேறொரு இடத்தில் Earth-moon analogue-ஐக் கண்டுபிடிப்பது வெறும் curiosity அல்ல. அது potential life-friendly systems தேடலில் இன்னொரு பரிமாணத்தைத் திறக்கும்.

JWST-க்கு raw sensitivity இருந்தது, ஆனால் star இடையூறாகியது

preprint-ன் படி, சரியான conditions-இல் JWST Earth-like moon signal-ஐக் கண்டறிய முடியும். இந்த system-இல் ஒரு Luna analogue-ஐ அடையாளம் காண starlight-இல் சுமார் 20 parts per million அளவிலான dip-ஐ அளவிட வேண்டுமென team மதிப்பிட்டது. அது telescope-ன் திறனுக்குள் உள்ளது.

தடையாக இருந்தது instrument weakness அல்ல. அது star-இலிருந்து வந்த astrophysical contamination. தரவை team பகுப்பாய்வு செய்தபோது, அவர்கள் stellar granulation காரணமான repeating red-noise pattern-ஐ கண்டனர்; அதாவது star surface-இல் plasma bubbling and boiling. TOI-700-இல், இந்த signal சுமார் 16 நிமிடங்களுக்கு ஒருமுறை oscillate செய்தது, அதன் amplitude சுமார் 46 parts per million ஆக இருந்தது.

இதன் பொருள், stellar noise exomoon-sized signal-ஐ மூடிவிடப் போதுமான அளவு பெரியதாக இருந்தது. நடைமுறையில், JWST மிகவும் மங்கிய brightness changes-ஐ அளவிட முடிந்தது; ஆனால் star itself தவறான scale மற்றும் cadence-இல் மாறிக்கொண்டிருந்தது, moon search தெளிவாக வெற்றிபெற முடியாத வகையில்.

இதுவே precision astronomy-யில் வரம்பு பெரும்பாலும் telescope மட்டும் அல்ல என்பதற்கான பயனுள்ள நினைவூட்டல். hardware எதிர்பார்த்தபடி செயல்பட்டாலும், sky இன்னும் குழப்பமானதாக இருக்கலாம்.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் இன்னும் என்ன முடிவெடுக்க முடிந்தது

அவதானிப்புகள் எந்த கோளிலும் ஒரு moon-ற்கான ஆதாரத்தை வழங்கவில்லை என்றாலும், இந்த ஆய்வு parameter space-ஐ சுருக்கியது. கண்டறியப்பட்ட sensitivity மற்றும் noise conditions-இல், அவர்களின் data குறிப்பிட்ட orbit-களில் Ganymede-ஐ விட பெரிய moons-ஐ மட்டுமே கண்டறிய முடியும் என்று team முடிவுசெய்தது. அதனால் Earth-ன் moon-க்கு நெருக்கமான அளவுடைய smaller moons-க்கு இன்னும் பெரிய இடம் உள்ளது.

வேறு வார்த்தைகளில், non-detection என்பது TOI-700 d மற்றும் e-க்கு moons இல்லை என்பதற்கான சான்று அல்ல. இந்த dataset-இல் அவை star-இன் intrinsic variability-யை மீறும்படி தெளிவான signal-ஐ உருவாக்கவில்லை என்பதையே அது காட்டுகிறது. இது முக்கியமான வேறுபாடு; ஏனெனில் null results கூட future observing strategy-ஐ வடிவமைக்க முடியும்.

இந்தப் பணி TOI-700 system-ன் scientific value-ஐயும் மேம்படுத்துகிறது. மேம்பட்ட orbital மற்றும் size measurements planets, அவற்றின் transits, மற்றும் எந்த follow-up observations மிகவும் தகவலளிக்கக்கூடும் என்பதற்கான models-ஐத் துல்லியப்படுத்த உதவுகின்றன. exomoon discovery இல்லாமலும்கூட, இந்த campaign ஆய்வுக்குத் தகுந்த அருகிலுள்ள multi-planet systems-இல் ஒன்றைப் பற்றிய புரிதலை கூர்மையாக்கியது.

பரந்த exomoon தேடலுக்கு இது ஏன் முக்கியம்

Exomoons-கள் astronomers-க்கு அவற்றில் ஆர்வம் இல்லாததால் அல்ல; signals மிக மிக நுண்மையானவை என்பதால் அவை பிடிபடாமல் உள்ளன. ஒரு planet-ஐக் கண்டுபிடிப்பதே கடினம். அந்த planet-ஐச் சுற்றிய moon-ஐக் கண்டுபிடிக்க timing, brightness, மற்றும் system geometry-யின் மேலும் நுண்ணிய வாசிப்பு தேவைப்படுகிறது. TOI-700 முடிவு, காகிதத்தில் சாதகமாகத் தோன்றும் systems-இல்கூட stars themselves uncertainty-யின் தீர்மானமான மூலமாக இருக்க முடியும் என்பதை காட்டுகிறது.

எதிர்கால targets-க்கு முன்னுரிமை அளிக்கும் போது இந்த பாடம் முக்கியமாகும். அருகிலுள்ள stars, habitable-zone planets, மற்றும் JWST-class sensitivity அனைத்தும் மதிப்புமிக்கவை. ஆனால் exomoon search-க்கு எந்த இடம் மிகவும் வெற்றிகரமாக இருக்கும் என்பதைத் தீர்மானிக்கும்போது stellar behavior-க்கு அதிக எடை கொடுக்க வேண்டியிருக்கலாம்.

அதனால் இந்த ஆய்வு ஒரு technical advance போலவே, ஒரு disappointment-உம் ஆகும். planet characterization-க்கு JWST என்ன செய்ய முடியும் என்பதையும், எந்த வகையான stellar noise அடுத்த கட்ட discovery-யை இன்னும் தடுக்க முடியும் என்பதையும் இது காட்டுகிறது. இப்போதைக்கு, Earth-moon twin-ஐத் தேடல் தொடர்கிறது. TOI-700 இன்னும் compelling-ஆகவே உள்ளது, ஆனால் அங்குள்ள moon-ஐ வெளிப்படுத்துவது எளிதாக இருக்காது என்பதை star தெளிவாகக் காட்டியுள்ளது.

இந்தக் கட்டுரை Universe Today-ன் செய்தியை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.