वैज्ञानिकों ने विशाल ग्रह पर खोजे बर्फ के बादल

रिसर्च डेस्क। खगोलविदों ने एक दूर के विशाल गैसीय ग्रह पर कुछ चौंकाने वाली चीज पानी के बर्फीले बादल की पहचान की है। यह खोज मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोनॉमी (MPIA) में एलिजाबेथ मैथ्यूज के नेतृत्व वाली एक टीम ने की थी, और यह इस बारे में मौजूदा कई मॉडलों को चुनौती देती है कि एक्सोप्लैनेट (सौरमंडल के बाहर के ग्रह) के वायुमंडल कैसे व्यवहार करते हैं।

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यह ग्रह, जिसे एप्सिलॉन इंडी Ab के नाम से जाना जाता है, बृहस्पति जैसा ही है, फिर भी इसका वायुमंडल उम्मीद से कहीं ज्यादा जटिल लगता है। इस अध्ययन में इस्तेमाल की गई अवलोकन विधि भी पृथ्वी जैसे ग्रहों को खोजने और उनका अध्ययन करने के दीर्घकालिक लक्ष्य की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।

हमारे सौरमंडल से परे ग्रहों की खोज दशकों से विकसित होती रही है। वैज्ञानिक अगले कुछ दशकों के भीतर अंततः दूर के ग्रहों पर जीवन के संकेत खोजने की उम्मीद करते हैं। संभवतः शुरुआती प्रयास, 1995 से लेकर लगभग 2022 तक, मुख्य रूप से नए एक्सोप्लैनेट खोजने पर केंद्रित थे। शोधकर्ता अप्रत्यक्ष तकनीकों पर निर्भर थे जो किसी ग्रह का द्रव्यमान, आकार, या कभी-कभी दोनों बता सकती थीं।

2022 में जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) के लॉन्च ने एक नए चरण की शुरुआत की। पहली बार, खगोलविद कई एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल का विस्तार से अध्ययन कर सके, जिससे उन्हें उनकी संरचना और बनावट के बारे में जानकारी मिली। फिर भी, यह चरण अभी भी सीधे जीवन की खोज से एक कदम दूर है, जिसके लिए भविष्य में संभवतः और भी उन्नत दूरबीनों की आवश्यकता होगी।

यह नवीनतम शोध इन तकनीकों को और आगे बढ़ाता है। हालांकि यह अभी तक पृथ्वी जैसे ग्रहों को लक्षित नहीं करता है। एलिजाबेथ मैथ्यूज (मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोनॉमी), जो इस अध्ययन की मुख्य लेखिका हैं, बताती हैं: “JWST आखिरकार हमें सौर-मंडल के समान ग्रहों का विस्तार से अध्ययन करने की अनुमति दे रहा है। अगर हम एलियन होते, जो कई प्रकाश वर्ष दूर होते, और सूर्य की ओर देख रहे होते, तो JWST पहली ऐसी दूरबीन होती जो हमें बृहस्पति का विस्तार से अध्ययन करने की अनुमति देती। हालांकि, पृथ्वी का विस्तार से अध्ययन करने के लिए, हमें कहीं ज़्यादा उन्नत दूरबीनों की आवश्यकता होगी।”

बृहस्पति जैसे एक्सोप्लैनेट का अध्ययन करना कठिन क्यों है

JWST की क्षमताओं के बावजूद, बृहस्पति जैसे ग्रहों का अध्ययन करना कठिन रहा है। अब तक देखे गए अधिकांश विशाल गैसीय ग्रह बृहस्पति की तुलना में कहीं ज़्यादा गर्म हैं। ऐसा इसलिए है, क्योंकि एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल का अध्ययन करने की सबसे आम विधि के लिए यह ज़रूरी है कि ग्रह पृथ्वी के दृष्टिकोण से अपने तारे के सामने से गुज़रे। जो ग्रह अपने तारों के ज्यादा करीब होते हैं, उनके इस तरह से संरेखित होने की संभावना ज़्यादा होती है, लेकिन वे बहुत ज्यादा गर्म भी होते हैं।

इस सीमा को पार करने के लिए, मैथ्यूज और उनकी टीम ने एक अलग तरीका अपनाया। उनके काम से बृहस्पति जैसे किसी असली ग्रह को अब तक की सबसे करीब से देखने का मौका मिला है, और इससे एक अप्रत्याशित बात सामने आई है।

JWST के मिड-इन्फ्रारेड उपकरण MIRI का इस्तेमाल करके, टीम ने सीधे तौर पर Epsilon Indi Ab की तस्वीर ली। यह ग्रह Indus तारामंडल (दक्षिणी आकाश में) में मौजूद Epsilon Indi A तारे की परिक्रमा करता है। इस शोध में योगदान देने वाले MPIA के PhD छात्र भावेश राजपूत के अनुसार, “इस ग्रह का द्रव्यमान बृहस्पति से काफी ज्यादा है। नए अध्ययन के अनुसार इसका द्रव्यमान बृहस्पति के द्रव्यमान का 7.6 गुना है, लेकिन इसका व्यास लगभग उतना ही है जितना हमारे सौरमंडल में इसके जैसे ग्रह का है।”

एक ठंडा विशाल ग्रह जिसमें अभी भी गर्मी बाकी है

Epsilon Indi Ab अपने तारे से लगभग चार गुना ज्यादा दूरी पर परिक्रमा करता है, जितनी दूरी पर बृहस्पति सूर्य से करता है। इसका मुख्य तारा सूर्य से थोड़ा छोटा और ठंडा है, जिससे ग्रह का तापमान अपेक्षाकृत कम रहता है। इसकी सतह का तापमान 200 से 300 केल्विन (-70 से +20 डिग्री सेल्सियस के बीच) होने का अनुमान है।

फिर भी, यह ग्रह बृहस्पति से ज्यादा गर्म है, जिसका तापमान लगभग 140 K है। वैज्ञानिकों का मानना है कि यह अतिरिक्त गर्मी ग्रह के बनने के समय बची हुई गर्मी से आती है। अरबों सालों में, Epsilon Indi Ab के ठंडा होने और आखिरकार बृहस्पति से भी ज्यादा ठंडा हो जाने की उम्मीद है।

इस ग्रह को देखने के लिए, खगोलविदों ने MIRI उपकरण पर लगे एक कोरोनोग्राफ का इस्तेमाल किया ताकि मुख्य तारे की तेज रोशनी को रोका जा सके। इससे वे खुद ग्रह की हल्की चमक को देख पाए। उन्होंने 11.3 μm के फिल्टर का इस्तेमाल करके तस्वीरें लीं, जो अमोनिया अणुओं (NH3) से जुड़ी तरंगदैर्ध्य के ठीक बाहर स्थित है। इन अवलोकनों की तुलना 2024 में 10.6 μm पर ली गई पिछली तस्वीरों से करके, टीम यह अनुमान लगा पाई कि ग्रह पर कितना अमोनिया मौजूद है। (वैसे, कोरोनोग्राफ और फिल्टर को MIRI कैमरे के सामने रखने वाले दोनों यांत्रिक फिल्टर पहिये MPIA में ही बनाए गए थे, यह JWST में जर्मनी का एक योगदान है।)

सबूत पानी की बर्फ के बादलों की ओर इशारा करते हैं

बृहस्पति के वायुमंडल में, अमोनिया गैस और अमोनिया के बादल दिखाई देने वाली ऊपरी परतों पर हावी रहते हैं। इसकी विशेषताओं के आधार पर, Epsilon Indi Ab में बड़ी मात्रा में अमोनिया गैस होने की उम्मीद थी, लेकिन अमोनिया के बादल नहीं। इसके बजाय, अवलोकनों से पता चला कि वहाँ अनुमान से कम अमोनिया मौजूद है।

इसका सबसे संभावित स्पष्टीकरण यह है कि वहां पानी की बर्फ के घने लेकिन असमान बादल मौजूद हैं, जो पृथ्वी के वायुमंडल में ऊँचाई पर पाए जाने वाले सिरस बादलों जैसे ही हैं। यह एक अप्रत्याशित जटिलता है।

खगोलविद आमतौर पर ऐसे डेटा की व्याख्या, अवलोकनों की तुलना ग्रहों के वायुमंडल के कंप्यूटर मॉडलों से करके करते हैं। हालांकि, कई मौजूदा मॉडलों में बादलों को शामिल नहीं किया जाता है, क्योंकि उनका सिमुलेशन करना कठिन होता है। इस खोज से उन मॉडलों में सुधार करने की आवश्यकता पर ज़ोर मिलता है।