ஒரு பொதுவான கோள் வகையை எதிர்பார்த்ததைவிட வாசிக்க கடினமாக்குவது ஏன்
துணை-நெப்ட்யூன் கோள்கள் சூரிய குடும்பத்திற்கு அப்பால் கண்டறியப்படும் மிக அதிகமான உலகங்களில் ஒன்றாகும்; இருப்பினும் அவற்றை புரிந்துகொள்வது மிகவும் இயல்பாகத் தோன்றாத விஷயங்களில் ஒன்றாகவே உள்ளது. இவை பூமியைவிட பெரியவை, நெப்ட்யூனைவிட சிறியவை, மேலும் இவ்வளவு பொதுவாக உள்ளதால் இதுவரை அறிவிக்கப்பட்ட 6,300க்கும் அதிகமான உறுதிப்படுத்தப்பட்ட எக்ஸோபிளானெட்டுகளில் கணிசமான பங்கைக் கொண்டுள்ளன. அதுவும் இருந்தாலும், இந்த கோள்கள் உண்மையில் எதனால் ஆனவை, அவற்றின் உள் அமைப்பு எவ்வாறு ஒழுங்குபடுத்தப்பட்டுள்ளது என்பதைக் கண்டறிவதில் வானியலாளர்கள் இன்னும் போராடுகிறார்கள்.
அமெரிக்கா மற்றும் கனடாவில் உள்ள சக ஆராய்ச்சியாளர்களுடன் இணைந்து சிகாகோ பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் நடத்தած ஒரு புதிய ஆய்வு, இந்த துறையின் முக்கியமான கண்காணிப்பு கருவிகளில் ஒன்று இந்த உலகங்களில் உள்ள நீரின் ஒரு பெரிய பகுதியைத் தவறவிடக்கூடும் என்று வாதிடுகிறது. The Astrophysical Journal இல் வெளியான இந்த ஆய்வு, பூமியிலிருந்து சுமார் 73 ஒளியாண்டுகள் தொலைவில் உள்ள ஒரு துணை-நெப்ட்யூன் கோளான TOI-270 d-ஐ மையமாகக் கொண்டது; மேலும் அத்தகைய கோள்களில் நீர், தொலைநோக்கிகள் காணக்கூடிய மேல்ச் அடுக்குகளில் சமமாக கலந்திருக்காமல், ஹைட்ரஜன்-செறிந்த வளிமண்டலத்தின் கீழ் மறைந்திருக்கலாம் எனக் கூறுகிறது.
இந்த முடிவு முக்கியமானது, ஏனெனில் வானியலாளர்கள் எக்ஸோபிளானெட் வளிமண்டலங்களின் இரசாயன அமைப்பை அறிய ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கியை அதிகமாக சார்ந்து வருகின்றனர். புதிய மாதிரியாக்கம் சரியானதாக இருந்தால், ஏற்கனவே எக்ஸோபிளானெட் அறிவியலின் மையத்தில் உள்ள கோள்களின் ஒரு பரந்த வகைக்கான கதையின் ஒரு பகுதி மட்டுமே வெப் வழங்கும் ஸ்பெக்ட்ராக்களில் வெளிப்படக்கூடும்.
TOI-270 d-இல் ஆராய்ச்சியாளர்கள் என்ன மாதிரியாக்கினர்
TOI-270 d ஒப்பீட்டளவில் அருகிலுமாகவும், நவீன கருவிகளால் ஏற்கனவே ஆய்வு செய்யப்பட்டதுமாக இருப்பதால் ஒரு பயனுள்ள சோதனை உதாரணமாகும். இந்த கோள் 2019 இல் கண்டறியப்பட்டது; இதன் ஆரம் பூமியின்தை விட சுமார் இருமடங்கு, நிறை சுமார் 4.2 மடங்கு. இது ஒரு சிவப்பு குள்ள நட்சத்திரத்தை 11.4 நாட்களுக்கு ஒருமுறை சுற்றி வருகிறது; அந்தச் சுருக்கமான அமைப்பில் சகோதர கோள்களான TOI-270 b மற்றும் TOI-270 c ஆகியவையும் உள்ளன.
JWST-யுடன் மேற்கொண்ட முந்தைய கண்காணிப்புகள் TOI-270 d-இன் வளிமண்டலத்தில் கார்பன் டைஆக்சைடு, மீத்தேன், ஹைட்ரஜன் ஆகியவற்றை அடையாளம் கண்டன. இந்த இரசாயனச் சேர்க்கை நீரின் சாத்தியத்தைக் குறித்துச் சுட்டிக்காட்டுகிறது; ஆனால் அந்த நீர் எங்கு உள்ளது அல்லது எந்த வடிவத்தில் உள்ளது என்பதற்கு எளிய பதிலை அளிக்கவில்லை. இப்படிப்பட்ட ஒரு உலகில் நீர், நமக்குப் பரிச்சயமான நிலப்பரப்பு சூழல்களிலிருந்து முற்றிலும் வேறுபட்ட நிலைகளில் இருக்கலாம். அது ஹைட்ரஜனுடன் கலந்திருக்கலாம், ஆழமான அடுக்குகளில் பிரிந்திருக்கலாம், அல்லது மிகுந்த வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தால் கட்டுப்படுத்தப்படும் நிலைகளில் இருக்கலாம்.
அந்த நிச்சயமின்மையை ஆராய, குழு கோளின் வளிமண்டலத்தையும் அதன் உள் அமைப்பையும் மாதிரியாக்கும் கணினி மாதிரிகளை இயக்கியது. அவர்களின் நோக்கம் நீரின் இருப்பை உறுதிப்படுத்துவது மட்டுமல்ல, கணிக்கப்பட்ட சூழ்நிலைகளில் நீரும் ஹைட்ரஜனும் ஒன்றாக எவ்வாறு நடந்து கொள்ளலாம் என்பதையும் சோதிப்பதாகும்.
ஆய்வின் மைய முடிவு, வெப்பநிலையும் அமைப்பும் உடல் ரீதியாக அந்த இரண்டையும் பிரிக்கக் கூடிய வகையில் ஒன்றுடன் ஒன்று செயல்பட முடியும் என்பதாகும். TOI-270 d-இல், ஒப்பீட்டளவில் நீர்ச் செறிவு கொண்ட உள் பகுதி மற்றும் சுமார் 537 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலை இணைந்தால், நீர் ஹைட்ரஜன் அடுக்கின் கீழே இறங்கிச் சேர வாய்ப்பு உள்ளது என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். அது நடக்கிறதெனில், தொலைநோக்கி கண்காணிப்புகள் பெரும்பாலும் மேலுள்ள ஹைட்ரஜன்-ஆதிக்கம் கொண்ட வளிமண்டலத்தையே மாதிரியாக எடுக்கும்; ஆனால் கீழ் இருக்கும், அதிக அளவானிருக்கும் வாய்ப்பு உள்ள ஒரு இருப்புத்தொகையை இழந்துவிடும்.
இது தொலைநோக்கி தரவின் விளக்கத்தை ஏன் மாற்றுகிறது
இதன் பொருள் வெப் தோல்வியடைகிறது என்பதல்ல. சில கோள்களின் அமைப்பு, சிறந்த கண்காணிப்புகளையே இயல்பாக முழுமையற்றதாக மாற்றக்கூடும் என்பதுதான். தொலைநோக்கிகள் வளிமண்டலத்தின் மிக வெளிப்புற அடுக்குகளைக் கடந்து செல்லும் அல்லது அவற்றிலிருந்து வெளிவரும் ஒளியையே படிக்கின்றன. அந்த அடுக்குகள் ஆழமான உள் பகுதியுடன் நன்றாக கலக்கப்படாமல் இருந்தால், அளக்கப்படும் இரசாயன அமைப்பு கீழே உள்ளவற்றை போதுமான அளவில் பிரதிபலிக்காமல் போகலாம்.
இது துணை-நெப்ட்யூன் உள் அமைப்புகள் பரவலாக கலந்தவை என்று கருதும் எளிய படிமத்திலிருந்து ஒரு குறிப்பிடத்தக்க மாற்றமாகும். நன்றாக கலந்த ஒரு கோள், அதன் வளிமண்டல வாசிப்புகளை முழுக் கோளுக்குமான வலுவான வழிகாட்டியாக மாற்றும். அடுக்குகளாக அமைந்த ஒரு கோளில் அது நடக்காது. அந்த நிலையில், வானியலாளர்கள் பால்வெளியின் மிக பொதுவான சில கோள்களின் நீர் அளவை குறைத்து மதிப்பிடக்கூடும்.
இது ஒரே ஒரு பொருளைத் தாண்டி முக்கியத்துவம் பெறுகிறது. துணை-நெப்ட்யூன்களுக்கு நமது சூரிய குடும்பத்தில் நெருக்கமான ஒப்பானது இல்லை; அதனால் அவை அறிவியல்பூர்வமாக சிரமமானவை: பால்வெளியில் அவை பொதுவாக உள்ளன, ஆனால் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கும் பொதுமக்களுக்கும் மிகவும் பரிச்சயமான கோள் வரிசையில் அவை இல்லை. அருகிலுள்ள உதாரணம் இல்லாததால், வானியலாளர்கள் அவற்றின் நிறை, ஆரம் மற்றும் வளிமண்டலத் தரவுகளை கொண்டு, பெரும்பாலும் மறைமுக முடிவெடுப்பின் வழியாக, அவற்றின் இயல்பை ஒன்றிணைத்து புரிந்துகொள்ள வேண்டியுள்ளது.
பல துணை-நெப்ட்யூன்கள் தடிமனான, மூடுபனி நிறைந்த வளிமண்டலங்களைக் கொண்டதாகத் தோன்றுவது இந்தப் பணியை மேலும் கடினமாக்குகிறது. அந்த வளிமண்டலங்கள் ஏற்கனவே கண்காணிப்பை சிக்கலாக்குகின்றன. புதிய ஆய்வு, மூலக்கூறுகள் கண்டறியப்பட்டாலும் கூட, ஆழமான அமைப்பு இன்னும் மறைந்திருக்கலாம் என்று பரிந்துரைத்து கூடுதல் எச்சரிக்கையைக் கொண்டுவருகிறது.
துணை-நெப்ட்யூன் ஆய்வில் அடுத்தது என்ன
இந்த வேலை அனைத்து துணை-நெப்ட்யூன்களுக்கும் இறுதி விடையைக் கொடுக்கவில்லை; மேலும் இது மறைந்துள்ள நீரை நேரடியாகப் படம் பிடிப்பதுமில்லை. இது குறிப்பிட்ட ஒரு கோளையும் அதன் தெரிந்த வளிமண்டல அடையாளங்களின் ஒரு குறிப்பிட்ட தொகுதியையும் அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு மாதிரியாக்க ஆய்வு. ஆனால் இது எதிர்காலக் கண்காணிப்புகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கும் பழைய முன்னூட்டங்களை மீண்டும் பார்க்கவும் வானியலாளர்களுக்கு தெளிவான இயற்பியல் கட்டமைப்பை வழங்குகிறது.
வெப் மற்றும் பரந்த எக்ஸோபிளானெட் சமூகத்திற்கு இதன் பொருள், ஆராய்ச்சியின் அடுத்த கட்டம் நீர் சார்ந்த இரசாயனம் உள்ளதா என்பதைவிட, கிரக அடுக்குமுறை தூரத்திலிருந்து பார்க்கக்கூடியதை எவ்வாறு பாதிக்கிறது என்பதில் அதிக கவனம் செலுத்தக்கூடும். ஒத்த நிறைகள், வெப்பநிலைகள், வளிமண்டல அமைப்புகள் கொண்ட கோள்கள் இப்போது அந்தக் கோணத்தில் ஆய்வு செய்யப்படலாம்.
TOI-270 d குறிப்பாக மதிப்புடையது, ஏனெனில் அது பல-கோள் அமைப்பில் இருப்பதால், விஞ்ஞானிகள் ஒரே நட்சத்திரத்தைச் சுற்றி உருவான தொடர்புடைய உலகங்களை ஒப்பிட முடியும். மூன்று கோள்களுக்கிடையிலான வேறுபாடுகள், அடுக்கான உள் அமைப்புகள் பொதுவான முடிவுகளா அல்லது அதிகமாக சிறப்பான வழக்கா என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் சோதிக்க உதவும்.
மேலும் பரவலாகப் பார்க்கும்போது, இந்த ஆய்வு எக்ஸோபிளானெட் அறிவியல் இப்போது கணக்கெடுப்பிலிருந்து கோள் விளக்கத்துக்கு நகர்கிறது என்பதை நினைவூட்டுகிறது. உலகங்களை எண்ணி, அவற்றை அளவின் அடிப்படையில் வகைப்படுத்துவது மட்டும் போதாது. கடினமான பிரச்சினை அவற்றின் உள் கட்டமைப்பு, இரசாயனம், மற்றும் பரிணாமத்தைப் புரிந்துகொள்வதுதான்; குறிப்பாக சூரியனைச் சுற்றும் எதற்கும் ஒப்பில்லாத வகைகளுக்கு.
சூடான துணை-நெப்ட்யூன்களில் ஹைட்ரஜனின் கீழ் நீர் மறையக்கூடியதாக இருந்தால், பால்வெளியின் ஆதிக்கம் செலுத்தும் கோள் வகைகளில் ஒன்றைப் புரிந்துகொள்ளும் விதமே மாற்றமடையும். அதே நேரத்தில், வளிமண்டல ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி மட்டும் நமக்குச் சொல்லக்கூடியவற்றின் வரம்புகளும் மேலும் தெளிவாகும். ஒளியின் மெல்லிய துண்டுகள் வழியாக தொலைவான உலகங்களைப் புரிந்துகொள்ளும் ஒரு துறைக்கு, இது ஒரு எச்சரிக்கையும் ஒரு வாய்ப்பும் ஆகும்: தரவு இன்னும் வலுவானதே, ஆனால் அவற்றைப் படிக்கப் பயன்படும் மாதிரிகள் மேலும் நுணுக்கமானதாக மாற வேண்டியிருக்கலாம்.
அந்த அர்த்தத்தில், TOI-270 d வெறும் இன்னொரு எக்ஸோபிளானெட் முடிவல்ல. எல்லை எவ்வளவு வேகமாக மாறுகிறது என்பதற்கான ஒரு வழக்குக் கணக்காய்வு அது. கருவிகள் மேலும் துல்லியமாகும் போதெல்லாம், அந்தக் கருவிகள் எதைப் பார்க்கின்றன, எதைப் பார்க்கவில்லை என்பதை விளக்குவதில் கோள் அமைப்பு மேலும் முக்கியமாகிறது.
இந்தக் கட்டுரை Universe Today-இன் செய்தியறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.
Originally published on universetoday.com
