நாசாவின் அடுத்த பெரும் வானாய்வகம் தொலைதூர உலகங்களில் உள்ள பெருங்கடல்களை அவற்றின் ஒளிர்வு மூலம் கண்டறியக்கூடும்

5,500-க்கும் மேற்பட்ட புறக்கோள்கள், இன்னும் உறுதிப்படுத்தப்பட்ட வேற்றுலகப் பெருங்கடல் இல்லை

புறக்கோள்களின் கணக்கெடுப்பு இப்போது 5,500 உறுதிப்படுத்தப்பட்ட உலகங்களைத் தாண்டியுள்ளது, அவற்றில் பல அவற்றின் தாய் நட்சத்திரங்களின் வாழக்கூடிய மண்டலங்களுக்குள் — திரவ நீர் குறைந்தபட்சம் கோட்பாட்டளவில் சாத்தியமான மிதவெப்பப் பட்டைக்குள் — அமைந்துள்ளன. ஆனால், தொடர்ந்து வளர்ந்து வரும் அந்த மாதிரியின் அளவு இருந்தபோதிலும், வானியலாளர்கள் மற்றொரு கோளில் ஒரு திரவப் பெருங்கடலை இதுவரை உறுதியாகக் கண்டறியவில்லை. எதிர்பார்ப்புக்கும் ஆதாரத்திற்கும் இடையிலான அந்த இடைவெளியைத்தான் ஒரு புதிய ஆய்வு நிரப்புவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.

இந்த ஆய்வு அரிசோனா பல்கலைக்கழகத்தின் எலினர் கார்னிஷ் மற்றும் டைலர் ராபின்சன் ஆகியோரிடமிருந்து வருகிறது. அவர்களின் ஆய்வறிக்கை arXiv-இல் முன்பதிப்பாகக் கிடைக்கிறது, மேலும் Astrophysical Journal-க்கு சமர்ப்பிக்கப்பட்டுள்ளது. தொலைதூர வளிமண்டலத்தின் வேதியியலை நேரடியாக அளவிட முயற்சிப்பதற்குப் பதிலாக, இந்த இணை தனித்துவமானதும் வடிவியல் சார்ந்ததுமான ஒரு சமிக்ஞையை ஆராய்கிறது: நட்சத்திர ஒளி ஒரு கோளின் நீரை ஒரு சாய்வான கோணத்தில் தாக்கும்போது அது தொலைநோக்கி நோக்கி திருப்பி அனுப்பும் "ஒளிர்வு" (glint).

ஒளிர்வு: நீர் திருப்பி அனுப்பும் கண்ணாடி போன்ற சமிக்ஞை

இயற்பியலாளர்கள் முறையாக specular reflection என்று அழைப்பதை, சூரிய அஸ்தமனத்தின் அருகே ஒரு கடற்கரையில் நின்றிருக்கும் எவருக்கும் தெரிந்திருக்கும். சூரிய ஒளி கடலை ஒரு தாழ்ந்த கோணத்தில் தாக்கும்போது, அடிவானம் தங்க நிறத்தில் பிரகாசமான ஒரு தெறிப்பால் வெடிக்கிறது — பெருங்கடல் சிறிது நேரம் இருண்ட நீர்ப்பரப்பாக இல்லாமல், மெருகூட்டப்பட்ட உலோகத் தகடு போல நடந்துகொள்கிறது.

இதைச் செய்யும் ஒரே பொருள் நீர் மட்டுமல்ல. தங்கம், சரியான கோணத்தில் பார்க்கும்போது, நன்கு அறியப்பட்ட ஒளிர்வை உருவாக்குகிறது. ஆனால் ஒரு வழக்கமான கோள் மேற்பரப்பின் மற்ற பகுதிகளுடன் ஒப்பிடும்போது நீரின் நடத்தை கூர்மையாக தனித்து நிற்கிறது. மணல், பாறை மற்றும் மண் ஆகியவை இயற்பியலாளர்கள் Lambertian surfaces என்று விவரிப்பவை: அவை வரும் ஒளியை எல்லா திசைகளிலும் ஓரளவு சமமாகச் சிதறடிக்கின்றன, எனவே எந்த ஒரு பார்வை வடிவியலும் அவற்றை திடீரென பிரகாசிக்கச் செய்யாது.

நீர் அதற்குப் பதிலாக ஓரளவு கண்ணாடி போலச் செயல்படுகிறது. நேரடியாக மேலிருந்து பார்க்கும்போது, ஒளி பெரும்பாலும் நேராக அதற்குள் மூழ்குகிறது அல்லது பலவீனமாக மட்டுமே எதிரொளிக்கிறது. ஆனால் ஒளி மேற்பரப்பை ஒரு ஆழமற்ற கோணத்தில் சந்திக்கும்போது, ஒரு கணிசமான பகுதி இயற்பியலாளர்கள் நன்கு புரிந்துகொள்ளும் விதிகளின்படி எதிரொளிக்கப்படுகிறது. அந்தக் கோணச் சார்புதான் ஒளிர்வை மிகவும் கவர்ச்சிகரமான இலக்காக மாற்றுகிறது: இது ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவியலின் கீழ் மட்டுமே தோன்றும் ஒரு சமிக்ஞை, மேலும் ஒரு பிரதிபலிக்கும் திரவம் உண்மையில் அங்கு இருந்தால் மட்டுமே.

பார்வைக் கோணமே எல்லாமே ஏன்

ஒரு புறக்கோளுக்கு, ஒளிர்வுக்குத் தேவையான ஆழமற்ற-கோண வடிவியல் அதன் பிறை கட்டத்தின் போது நிகழ்கிறது. அந்த நேரத்தில், ஒரு பார்வையாளர் பெரும்பாலும் கோளின் இரவுப் பக்கத்தையே பார்க்கிறார், பகற்பக்கத்தின் ஒரு மெல்லிய பகுதி மட்டுமே ஒளிரும். அந்த நிலைமைகளின் கீழ் ஒரு பெருங்கடலைத் தாக்கும் வரும் நட்சத்திர ஒளி, கிட்டத்தட்ட நேரடியாக ஒரு தொலைநோக்கிக்குள் தெறிக்க முடியும், இதனால் கோள் இல்லையென்றால் இருப்பதை விட வியத்தகு அளவில் பிரகாசமாகத் தோன்றும்.

இந்த விளைவு நிலையற்றதும் கட்டத்தைச் சார்ந்ததும் ஆகும், அதனால்தான் இது பயனுள்ளதாக இருக்கிறது. வெறும் பாறையின் ஒரு துண்டு இதைப் போலச் செய்ய முடியாது. ஒரு தடிமனான, சீரான மேக அடுக்கு இதை மறைக்க முனைகிறது. ஒரு கோளின் சுற்றுப்பாதை வடிவியலுக்கு ஏற்ப தோன்றி மறையும் ஒரு தெறிப்பு, மேற்பரப்பில் ஏதோ ஒரு மென்மையான, பிரதிபலிக்கும் பொருள் இருப்பதற்கான வலுவான குறிப்பாகும்.

இந்த நுட்பம் ஏற்கனவே வேலை செய்துள்ளது — புறக்கோள்களில் மட்டுமல்ல

Specular glint ஒரு கோட்பாட்டு ஆர்வம் மட்டுமல்ல. இது இரண்டு மிகவும் வேறுபட்ட சூழல்களில் ஏற்கனவே கவனிக்கப்பட்டுள்ளது:

• டைட்டன்: 2009-இல், காசினி விண்கலம் சனியின் மிகப்பெரிய நிலவின் மேற்பரப்பில் பரவியுள்ள ஹைட்ரோகார்பன் ஏரிகளிலிருந்து எதிரொளிக்கும் ஒரு specular glint-ஐக் கண்டறிந்தது.
• பூமி: அதற்குப் பல பத்தாண்டுகளுக்கு முன்பு, கார்ல் சாகன் உள்ளிட்ட ஒரு ஆராய்ச்சியாளர் குழு, பூமியின் கலிலியோ பறப்பைப் பயன்படுத்தி நமது சொந்தப் பெருங்கடல்களிலிருந்து வரும் ஒளிர்வைக் கண்டறிந்தது.

வேறு வார்த்தைகளில், இயற்பியல் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் கவனிப்புக் கருத்து உண்மையான இலக்குகளில் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. இன்னும் நடக்காதது, அதை மற்றொரு நட்சத்திரத்தைச் சுற்றி வரும் ஒரு கோளுக்குப் பயன்படுத்துவதுதான், அங்கு சமிக்ஞை மிகவும் மங்கலானது, மேலும் கோள் ஒரு வரைபடமிடப்பட்ட மேற்பரப்பாக இல்லாமல் தீர்க்கப்படாத ஒரு ஒளிப் புள்ளியாக இருக்கிறது. அந்த இடைவெளியையே புதிய ஆய்வு கையாள்கிறது.

ஒரு வளிமண்டல மாதிரியை மறுசீரமைத்தல்: rfast Cox-Munk-ஐ சந்திக்கிறது

ஒளிர்வை சத்தமான புறக்கோள் தரவுகளிலிருந்து யதார்த்தமாகப் பிரித்தெடுக்க முடியுமா என்பதைச் சோதிக்க, அரிசோனா ஆராய்ச்சியாளர்கள் rfast எனப்படும் ஏற்கனவே உள்ள ஒரு வளிமண்டல மாதிரிக் கருவியை நோக்கித் திரும்பினர். ஒளிர்வு கண்டறிதல் நோக்கத்திற்காக அவர்கள் அதை மாற்றியமைத்து, Cox-Munk பெருங்கடல் மாதிரி எனப்படும் ஒரு கூறைச் சேர்த்தனர்.

Cox-Munk அணுகுமுறை முக்கியமானது, ஏனெனில் ஒரு உண்மையான பெருங்கடல் ஒருபோதும் சரியான கண்ணாடியாக இருக்காது. காற்று தொடர்ந்து மேற்பரப்பைக் கிளறி, எண்ணற்ற சிறிய அலை முகங்களைச் சற்று வேறுபட்ட கோணங்களில் சாய்க்கிறது. அந்தச் சிற்றலைகள் ஒளிர்வைப் பரப்பி, ஒரு தொலைநோக்கிக்குத் திரும்பி வரும் ஒளியின் அளவை மாற்றுகின்றன. காற்றின் வேகத்தையும் அலை நடத்தையையும் தங்கள் உருவகப்படுத்துதலில் இணைப்பதன் மூலம், ஒளிர்வு உள்ளதா என்பது மட்டுமல்ல, யதார்த்தமான நிலைமைகளின் கீழ் அந்தத் தெறிப்பு எவ்வளவு பிரகாசமாகவும் எவ்வளவு பரந்ததாகவும் தோன்றும் என்பதையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் மாதிரியாக்க முடிந்தது.

முக்கியமாக, மாற்றியமைக்கப்பட்ட கருவி சிறப்பாகச் செயல்பட்டது. ஒப்பீட்டளவில் அதிக இரைச்சல் வரம்புகளில் கூட — அதாவது, தரவுகள் ஒரு சிறந்த கவனிப்பை விட கணிசமாக அதிக குழப்பமாக இருந்தாலும் கூட — மாதிரி கோள்களுக்கு இடையே வேறுபடுத்தும் திறன் கொண்டது என ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். அந்த முடிவு முக்கியமானது, ஏனெனில் உண்மையான புறக்கோள் அளவீடுகள் எப்போதும் நட்சத்திரப் பிரகாசம், கருவி இரைச்சல் மற்றும் ஒரு கோளின் ஒளியை அதன் நட்சத்திரத்தின் ஒளியிலிருந்து தனிமைப்படுத்துவதன் மிகுந்த சிரமம் ஆகியவற்றால் மாசுபடுகின்றன.

அலைகள் தேடலை ஏன் சிக்கலாக்குகின்றன — மேலும் வலுப்படுத்துகின்றன

அலைச் செயல் இரு வழிகளிலும் வெட்டுகிறது. ஒரு கொந்தளிப்பான கடல் ஒளிர்வை பரந்த அளவிலான கோணங்களில் சிதறடிக்கிறது, இது தெறிப்பின் உச்சப் பிரகாசத்தை நீர்த்துப்போகச் செய்யலாம். ஆனால் காற்று மேற்பரப்பை கரடுமுரடாக்கும் விதம் ஒரு முன்கணிக்கக்கூடிய, கோணம் சார்ந்த கையொப்பத்தையும் உருவாக்குகிறது. அந்தக் கையொப்பத்தைப் புரிந்துகொள்வதுதான் ஒரு கண்டுபிடிப்பை ஒரு சீரற்ற பிரகாசத்திலிருந்து வேறுபடுத்த அனுமதிக்கிறது, மேலும் ஒரு நன்கு நிறுவப்பட்ட பெருங்கடல் மாதிரியை ஒரு வளிமண்டல உருவகப்படுத்துதலில் இறக்குமதி செய்வது ஒரு தொழில்நுட்ப விவரத்தை விட அதிகம் என்பதற்குக் காரணம் இதுவே.

ஹைசியன் உலகங்களும் பெரிய பணயங்களும்

ஒளிர்வுக்கான தேடல் நீர்-செறிவூட்டப்பட்ட கோள்கள் பற்றிய ஒரு பரந்த, மேலும் மேலும் உயிர்ப்புள்ள விவாதத்துடன் இணைகிறது. கவனத்தை ஈர்த்த ஒரு வகை, "ஹைசியன்" (Hycean) உலகங்கள் எனப்படுபவை — ஹைட்ரஜன்-செறிவூட்டப்பட்ட வானங்களின் கீழ் முழுவதுமாகப் பெருங்கடல்களால் மூடப்பட்டிருக்கக்கூடிய கோள்கள். அத்தகைய உலகங்கள் இருந்தால், அவை ஒளிர்வு கண்டறிதலுக்கு முதன்மை வேட்பாளர்களாக இருக்கும், ஏனெனில் உலகம் முழுவதும் பரவிய ஒரு பெருங்கடல், சிதறிய ஒரு ஏரி அல்லது கடலை விட மிக அதிக பிரதிபலிக்கும் மேற்பரப்பை வழங்குகிறது.

பரிசு அழகியல் சார்ந்தது மட்டுமல்ல. ஒரு திரவப் பெருங்கடலை உறுதிப்படுத்துவது, சூரிய மண்டலத்திற்கு அப்பால் ஒரு கோளில் மேற்பரப்பு நீர் இருப்பதற்கான முதல் நேரடி ஆதாரமாக இருக்கும், இது வாழக்கூடிய தன்மை பற்றிய உரையாடலை மாதிரியாக்கம் மற்றும் ஊகத்திலிருந்து கவனிப்புக்கு நெருக்கமான ஒன்றை நோக்கி நகர்த்தும். இது எதிர்கால வளிமண்டல ஆய்வுகளுக்கான இலக்குப் பட்டியலையும் கூர்மையாக்கும், ஏனெனில் உறுதிப்படுத்தப்பட்ட பெருங்கடலைக் கொண்ட ஒரு கோள், வெறுமனே சரியான வெப்பநிலைப் பட்டையில் அமர்ந்திருப்பதை விட உயிரியல் அடையாளங்களைத் தேடுவதற்கு மிகவும் கவர்ச்சிகரமான இடமாகும்.

அந்தத் தெறிப்பை உண்மையில் பார்க்க என்ன தேவைப்படும்

ஒரு புறக்கோளிலிருந்து ஒளிர்வைக் கண்டறிய பொறுமையும் ஒரு குறிப்பிட்ட வகைக் கருவியும் தேவை. வானியலாளர்கள் ஒரு கோளை அதன் முழு சுற்றுப்பாதை சுழற்சியிலும் கண்காணித்து, பிறை வடிவியலுடன் ஒத்திசைவாகத் தோன்றி மறையும் ஒரு பிரகாச உச்சத்தைக் கவனிக்க வேண்டும். சமிக்ஞை நுட்பமானது, இது பெரிய சேகரிப்புப் பரப்பளவு, நிலையான ஒளியியல் மற்றும் ஒரு கோளின் மங்கலான ஒளியை அதன் நட்சத்திரத்தின் மிகைப்படுத்தும் பிரகாசத்திலிருந்து பிரிக்கும் திறன் ஆகியவற்றுக்கு மிகுந்த முக்கியத்துவம் அளிக்கிறது.

அங்குதான் நாசாவின் அடுத்த தலைமுறை பெரும் வானாய்வகங்கள் பொருத்தமானவையாகின்றன. ஒளிர்வு முறையின் வாக்குறுதி என்னவென்றால், அது ஒரு கோளின் வட்டத் தட்டைத் தீர்க்கவோ அல்லது அதன் வளிமண்டலத்தை மூலக்கூறு மூலக்கூறாக வகைப்படுத்தவோ தேவையில்லை. சரியான தருணத்தில் பிரகாசத்தில் ஏற்படும் ஒரு மாற்றத்தை அளவிடுவது மட்டுமே தேவை — ஒப்பீட்டளவில் எளிமையான ஒரு கவனிப்பு, போதுமான சக்திவாய்ந்த எதிர்காலத் தொலைநோக்கி ஒன்று கொள்கையளவில் மீண்டும் மீண்டும் செய்யக்கூடியது.

இதில் எதுவும் உறுதியளிக்கப்படவில்லை. மேகங்கள், புகைமூட்டம், தடிமனான வளிமண்டலங்கள் மற்றும் கருவி முறைமைகள் அனைத்தும் இந்த விளைவை மறைக்கவோ அல்லது பின்பற்றவோ முடியும், மேலும் ஆய்வறிக்கையின் நேர்மறையான முடிவுகள் ஒரு கண்டுபிடிப்பை விட மாதிரியாக்கத்திலிருந்தே வருகின்றன. ஆனால் இந்த அணுகுமுறை ஏற்கனவே டைட்டனிலும் பூமியிலும் சரிபார்க்கப்பட்ட இயற்பியலை அடிப்படையாகக் கொண்டுள்ளது, மேலும் புதிய rfast அடிப்படையிலான ஆய்வு, வானியலாளர்கள் உண்மையில் எதிர்கொள்ளும் இரைச்சல் அளவுகளிலும் சமிக்ஞை தப்பிப் பிழைக்கக்கூடும் என்பதைக் குறிக்கிறது. ஒரு பெருங்கடலைக் கூட உறுதிப்படுத்தாமல் மூன்று பத்தாண்டுகளாக உலகங்களின் ஒரு பட்டியலை உருவாக்கிய ஒரு துறைக்கு, சரியான நேரத்தில் வரும் எதிரொளிக்கும் நட்சத்திர ஒளியின் ஒரு தெறிப்பு, இறுதியாக அந்தக் கேள்வியைத் தீர்க்கும் முன்னெடுப்பாக இருக்கக்கூடும்.

இந்தக் கட்டுரை Universe Today-இன் செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.