दो सूर्य वाले ग्रहों के गायब होने के लिए आइंस्टीन जिम्मेदार : वैज्ञानिक

रिसर्च डेस्क। 4,500 से अधिक ज्ञात ग्रह-धारक तारों में से एक आश्चर्यजनक पैटर्न सामने आता है, जहां अधिकांश तारों के चारों ओर ग्रहों का निर्माण होना अपेक्षित है और कई तारे जोड़े में मौजूद हैं, वहीं दो तारों की परिक्रमा करने वाले ग्रह असामान्य रूप से दुर्लभ हैं।

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अब तक खोजे गए 6,000 से अधिक पुष्ट बाह्य ग्रहों (एक्सोप्लैनेट) में से जिनमें से अधिकांश नासा के केप्लर स्पेस टेलीस्कोप और ट्रांजिटिंग एक्सोप्लैनेट सर्वे सैटेलाइट (TESS) द्वारा खोजे गए हैं, केवल 14 को ही द्विआधारी तारों की परिक्रमा करते देखा गया है। खगोलविदों की अपेक्षा के अनुसार, ऐसे सैकड़ों ग्रह होने चाहिए थे, तो फिर स्टार वार्स के टैटूइन जैसे वास्तविक ग्रह कहां हैं?

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले और बेरूत के अमेरिकी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने अब इसका एक उत्तर सुझाया है, और यह आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत की ओर इशारा करता है।

दो तारा प्रणालियों में गुरुत्वाकर्षण किस प्रकार कक्षाएं निर्धारित करता है?

एक सामान्य दो तारा प्रणाली में, थोड़े भिन्न द्रव्यमान वाले दो तारे एक दूसरे के चारों ओर दीर्घवृत्ताकार पथों पर परिक्रमा करते हैं। दोनों तारों की परिक्रमा करने वाले ग्रह पर परस्पर विरोधी गुरुत्वाकर्षण बल लगते हैं, जिसके कारण उसकी कक्षा धीरे-धीरे घूमने लगती है, ठीक वैसे ही जैसे कोई लट्टू गुरुत्वाकर्षण के कारण डगमगाता है।

तारे स्वयं भी घूर्णन करते हैं, लेकिन एक अलग कारण से। उनकी गति सामान्य सापेक्षता के नियम से प्रभावित होती है। समय के साथ, दोनों तारों के बीच ज्वारीय बल उन्हें धीरे-धीरे एक दूसरे के करीब खींचते हैं। जैसे-जैसे उनकी कक्षा सिकुड़ती है, तारों का घूर्णन तेज होता जाता है, जबकि ग्रह का घूर्णन धीमा होता जाता है।

अंततः, ये दोनों गतियां एक साथ संरेखित हो सकती हैं, जिसे वैज्ञानिक अनुनाद कहते हैं। ऐसा होने पर, ग्रह की कक्षा खिंच जाती है और अस्थिर हो जाती है। यह एक बिंदु पर अधिक दूर तक घूमती है और दूसरे बिंदु पर बहुत करीब आ जाती है।

यूसी बर्कले के मिलर पोस्टडॉक्टोरल फेलो और शोध पत्र के प्रथम लेखक मोहम्मद फरहत ने कहा, दो बातें हो सकती हैं या तो ग्रह द्विआधारी नक्षत्र के बहुत करीब आ जाता है, जिससे ज्वारीय व्यवधान उत्पन्न होता है या वह किसी एक तारे में समा जाता है, या फिर उसकी कक्षा द्विआधारी नक्षत्र द्वारा काफी हद तक प्रभावित होकर अंततः नक्षत्र से बाहर निकल जाती है। दोनों ही मामलों में, ग्रह नष्ट हो जाता है।

इसका मतलब यह नहीं है कि द्विआधारी नक्षत्रों में ग्रह बिल्कुल नहीं होते। जो ग्रह बचते हैं, वे आमतौर पर काफी दूर परिक्रमा करते हैं, जिससे केप्लर और टीएसईएस द्वारा उपयोग की जाने वाली वर्तमान पारगमन विधियों से उनका पता लगाना मुश्किल हो जाता है। बेरूत स्थित अमेरिकी विश्वविद्यालय के भौतिकी प्रोफेसर और सह-लेखक जिहाद तौमा ने कहा, निश्चित रूप से ग्रह मौजूद हैं। बस वर्तमान उपकरणों से उनका पता लगाना मुश्किल है। टीम ने अपने परिणाम द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में प्रकाशित किए हैं।

घने द्विआधारी तारों के आसपास ग्रहों का विरुद्धरण

केप्लर और टीएसईएस दोनों ही ग्रहों का पता लगाने के लिए तारे के प्रकाश में होने वाली सूक्ष्म गिरावट को मापते हैं, जब कोई ग्रह अपने तारे के सामने से गुजरता है। केप्लर ने लगभग 3,000 ग्रहणशील द्विआधारी प्रणालियों की भी पहचान की है, जहां एक तारा समय-समय पर दूसरे तारे के सामने से गुजरता है।

चूंकि सूर्य जैसे लगभग 10% तारों में बड़े ग्रह होते हैं, इसलिए वैज्ञानिकों को द्विआधारी तारों के आसपास भी इसी अनुपात में ग्रहों की उम्मीद थी, जो लगभग 300 प्रणालियां होंगी। इसके बजाय, केवल 47 संभावित ग्रह पाए गए हैं, और इनमें से केवल 14 की पुष्टि हुई है कि वे दोनों तारों की परिक्रमा करने वाले ग्रह हैं।

विशेष रूप से, इनमें से कोई भी पुष्ट ग्रह उन बहुत निकटवर्ती द्विआधारी तारों की परिक्रमा नहीं करता है जो लगभग सात दिनों से कम समय में अपनी परिक्रमा पूरी करते हैं। अंतरात्मा की बात यह है कि इनमें से कोई भी पुष्ट ग्रह उन ग्रहों की परिक्रमा नहीं करता है जो लगभग सात दिनों से कम समय में अपनी परिक्रमा पूरी करते हैं।

फरहत ने कहा, सामान्यतः, परिद्रोही ग्रहों की संख्या बहुत कम है, और सात दिन या उससे कम की कक्षीय अवधि वाले परिद्रोही ग्रहों के आसपास तो बिल्कुल सन्नाटा पसरा रहता है। अधिकांश ग्रहणशील परिद्रोही ग्रह सघन परिद्रोही होते हैं और ठीक यही वे प्रणालियां हैं, जिनके आसपास हमें पारगमन परिद्रोही ग्रहों के मिलने की सबसे अधिक संभावना होती है।

परिद्रोही प्रणालियों में एक अस्थिरता क्षेत्र भी होता है, जिसे वैज्ञानिक अस्थिरता क्षेत्र कहते हैं। यह वह क्षेत्र है जहाँ ग्रहों की कक्षाएँ स्थिर नहीं रह सकतीं। इस क्षेत्र में, दो तारों के संयुक्त गुरुत्वाकर्षण प्रभाव से या तो ग्रह प्रणाली से बाहर फेंक दिए जाते हैं या उन्हें अंदर की ओर तब तक खींचा जाता है जब तक वे नष्ट न हो जाएं।

दिलचस्प बात यह है कि ज्ञात 14 परिद्रोही ग्रहों में से 12 इस अस्थिर क्षेत्र के ठीक बाहर परिक्रमा करते हैं। इससे पता चलता है कि वे संभवतः बहुत दूर बने थे और बाद में अंदर की ओर आ गए, क्योंकि सीमा के पास बनना अत्यंत कठिन होगा।

उन्होंने कहा, ग्रह नीचे से ऊपर की ओर बनते हैं, छोटे-छोटे ग्रह पिंडों को आपस में चिपकाकर। लेकिन अस्थिरता क्षेत्र के किनारे पर ग्रह बनाना तूफान में बर्फ के टुकड़ों को आपस में चिपकाने जैसा होगा।

ग्रहों को विलीन करने में आइंस्टीन की भूमिका

तोउमा को लंबे समय से संदेह था कि सामान्य सापेक्षता का प्रभाव द्विआधारी प्रणालियों में ग्रहों के व्यवहार पर पड़ सकता है। हालांकि, यह स्पष्ट नहीं था कि इसका प्रभाव कितना प्रबल होगा। जैसे-जैसे द्विआधारी तारे समय के साथ धीरे-धीरे एक-दूसरे के करीब आते हैं, सापेक्षता के प्रभाव अधिक महत्वपूर्ण हो जाते हैं।

विस्तृत गणितीय गणनाओं और कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करते हुए शोधकर्ताओं ने दिखाया कि ये प्रभाव ग्रहों की प्रणालियों को नाटकीय रूप से बदल सकते हैं। उनके परिणामों से पता चलता है कि घने बाइनरी तारों के चारों ओर मौजूद लगभग 10 में से 8 ग्रह अस्थिर हो जाएंगे, और उनमें से अधिकांश अंततः नष्ट हो जाएंगे।

कक्षीय पुरस्सरण (Orbital Precession) के पीछे का भौतिकी

1915 में अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा प्रस्तावित, सामान्य सापेक्षता (General Relativity) गुरुत्वाकर्षण का वर्णन करती है।