2,000 प्रकाशवर्षे दूर असलेल्या पल्सरभोवती फिरत असलेल्या जेम्स वेबने लिंबाच्या आकाराचा एक्सोप्लॅनेट ओळखला

एका खगोलशास्त्रीय शोधाने विश्वातील जगाच्या विविधतेची पुन्हा व्याख्या केली आहे. जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोपच्या इन्फ्रारेड निरीक्षण क्षमतांचा वापर करून, शास्त्रज्ञांच्या एका आंतरराष्ट्रीय संघाने विलक्षण वैशिष्ट्यांसह एक्सोप्लॅनेटचे अभूतपूर्व तपशील प्राप्त केले आहेत: त्याचा आकार लिंबूसारखा आहे. PSR J2322-2650b म्हणून कॅटलॉग केलेली ही वस्तू, पल्सर म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या वेगाने फिरणाऱ्या न्यूट्रॉन ताऱ्याभोवती प्रदक्षिणा घालते.

पृथ्वीपासून 2,000 प्रकाश-वर्षांहून अधिक अंतरावर असलेल्या या वायू राक्षसाचे वस्तुमान गुरूच्या तुलनेत आहे, परंतु त्याचे अस्तित्व ग्रहांच्या निर्मितीच्या पारंपारिक मॉडेलला आव्हान देते. त्याच्या यजमान ताऱ्याची सान्निध्य इतकी तीव्र आहे की जबरदस्त गुरुत्वाकर्षण शक्ती आणि रेडिएशनच्या अधीन असलेला ग्रह अवघ्या 7.8 तासांत एक कक्षा पूर्ण करतो. हा संवाद त्याच्या लांबलचक लंबवर्तुळाकार आकाराचे थेट कारण आहे.

नवीन निरीक्षणांनी केवळ ग्रहाच्या विकृत आकाराची पुष्टी केली नाही तर त्याच्या वातावरणाची अद्वितीय रचना देखील उघड केली, मुख्यतः हेलियम आणि कार्बनने बनलेले. हायड्रोजनसारख्या वायू राक्षसांमध्ये अधिक सामान्य असलेल्या घटकांची अनुपस्थिती, एक जटिल आणि हिंसक उत्क्रांती इतिहास सूचित करते, जो कदाचित सुपरनोव्हा स्फोटाशी जोडलेला आहे ज्यामुळे पल्सर त्याच्या परिभ्रमणाला जन्म दिला.

गुरुत्वाकर्षणाने विकृत केलेला आकार

PSR J2322-2650b चा असामान्य आकार हा पल्सर द्वारे चालवलेल्या अति ज्वारीय शक्तींचा थेट परिणाम आहे. हा ग्रह त्याच्या ताऱ्याच्या इतका जवळ आहे की जवळच्या बाजूला गुरुत्वाकर्षण खेचणे दूरच्या बाजूपेक्षा लक्षणीय आहे. शक्तीतील हा फरक ग्रहाला पसरवतो, त्याचा विषुववृत्तीय व्यास त्याच्या ध्रुवीय व्यासापेक्षा अंदाजे 38% मोठा बनतो, ज्यामुळे त्याला रग्बी बॉल किंवा लिंबूचे स्वरूप प्राप्त होते. ही घटना खगोलशास्त्रज्ञ ज्याला “ओहोटीचे विरूपण” म्हणतात त्याचे दृश्य प्रात्यक्षिक आहे, जे अत्यंत क्वचितच पाहिले जाते.

सुमारे 1.6 दशलक्ष किलोमीटरची ही परिभ्रमण समीपता एक्सोप्लॅनेटला त्याच्या ताऱ्याच्या रोश मर्यादेत ठेवते, ज्या अंतरावर एक खगोलीय पिंड दुसऱ्याच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या जोरावर विघटित होईल. तथापि, सतत वस्तुमान गमावत असतानाही, गॅस जायंटची अंतर्गत सुसंगतता अजूनही ते अबाधित ठेवते. त्याच्या वातावरणातील सामग्री सतत काढून टाकली जाते आणि पल्सरकडे जाते, ज्यामुळे पदार्थाचा प्रवाह निर्माण होतो जो न्यूट्रॉन ताऱ्याला सामर्थ्य देतो आणि प्रणालीच्या जटिलतेला हातभार लावतो, ज्याचे वर्गीकरण विकसित होत असलेल्या “काळ्या विधवा” म्हणून केले जाते जेथे विशाल तारा हळूहळू त्याचा साथीदार घेतो.

अद्वितीय कार्बन समृद्ध वातावरण

जेम्स वेबने केलेल्या स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषणाने PSR J2322-2650b बद्दल सर्वात मोठे आश्चर्य आणले: त्याची वातावरणीय रचना. डेटामध्ये हायड्रोजन नसलेले परंतु हेलियम आणि विशेषत: आण्विक कार्बनने समृद्ध वातावरण असल्याचे दिसून आले. ही रचना आजपर्यंत ज्ञात असलेल्या इतर कोणत्याही गॅस जायंटपेक्षा पूर्णपणे भिन्न आहे.

हायड्रोजनची अनुपस्थिती, विश्वातील सर्वात मुबलक घटक, असे सूचित करते की ग्रहाचे मूळ बाह्य स्तर लाखो वर्षांपासून पल्सरच्या तीव्र किरणोत्सर्गामुळे आणि तारकीय वाऱ्यांमुळे काढून टाकले गेले होते. जे उरते ते घनदाट कोर आणि मध्यवर्ती स्तर, जेथे कार्बनसारखे जड घटक तयार आणि केंद्रित करण्यास सक्षम होते.

कार्बनची लक्षणीय उपस्थिती आकर्षक शक्यतांची श्रेणी उघडते. ग्रहाच्या आत असलेल्या प्रचंड दबाव आणि तापमानात, कार्बनचे स्फटिकीकरण करणे सैद्धांतिकदृष्ट्या शक्य आहे, ज्यामुळे या विदेशी जगाच्या गाभ्यामध्ये मोठ्या प्रमाणात हिरा असू शकतो, ही एक परिस्थिती आहे जी पल्सरच्या आसपासच्या ग्रह प्रणालींचे अत्यंत आणि आश्चर्यकारक स्वरूप दर्शवते.

जेम्स वेब दुर्बिणीची अचूकता

PSR J2322-2650b चे तपशीलवार निरीक्षण केवळ जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोपच्या संवेदनशीलतेमुळे आणि प्रगत साधनांमुळे शक्य झाले. दुर्बिणीने सिस्टीमच्या इन्फ्रारेड ब्राइटनेसमधील लहान फरकांचे निरीक्षण केले कारण ग्रहाने त्याची अत्यंत वेगवान कक्षा पूर्ण केली. या प्रकाश फरकांमुळे शास्त्रज्ञांना ग्रहाच्या त्रिमितीय आकाराचे अचूक मॉडेल बनवता आले.

ग्रहाच्या वातावरणातून गेलेल्या प्रकाशाचे विश्लेषण करून, खगोलशास्त्रज्ञ त्याची रासायनिक रचना ठरवू शकले. इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रममध्ये ऑपरेट करण्याची वेबची क्षमता महत्त्वपूर्ण होती, कारण त्याने पल्सरद्वारे उत्सर्जित होणाऱ्या तीव्र उच्च-ऊर्जा रेडिएशन (गामा किरण आणि क्ष-किरण) पासून ग्रहाचे कमकुवत थर्मल उत्सर्जन वेगळे करण्याची परवानगी दिली, ज्यामुळे इतर तरंगलांबींवर कार्यरत दुर्बिणींना मागे टाकता येईल.

पल्सरभोवती फिरणाऱ्या ग्रहावर सविस्तर वातावरणीय विश्लेषण करण्याची ही पहिलीच वेळ होती. एक्सोप्लॅनेटच्या आकाराचे अनुमान काढण्यासाठी परिभ्रमण प्रकाश वक्र निरीक्षण करण्याचे तंत्र दूरच्या जगाच्या वैशिष्ट्यांमध्ये एक मैलाचा दगड दर्शवते, अत्यंत खगोल भौतिक वातावरणातील वस्तूंचा अभ्यास करण्याची नवीन क्षमता प्रदर्शित करते.

एकाधिक कक्षांमधून गोळा केलेल्या डेटाने ग्रहाच्या पृष्ठभागाच्या तापमानाचा प्राथमिक नकाशा प्रदान केला. परिणाम पल्सरला कायमस्वरूपी तोंड देणारी बाजू, जी सुपरहिटेड आहे, आणि गडद बाजू, जी बऱ्यापैकी थंड आहे, त्यात हजारो अंश सेल्सिअसपर्यंत पोहोचू शकणाऱ्या फरकांसह तीव्र थर्मल फरक सूचित करतात.

एक अत्यंत ग्रह प्रणाली

PSR J2322-2650b प्रणाली सर्वात प्रतिकूल वातावरणांपैकी एक आहे ज्यामध्ये ग्रह सापडला आहे. पल्सरभोवती फिरणे म्हणजे उच्च-ऊर्जा किरणोत्सर्ग आणि चार्ज केलेल्या कणांच्या सतत भडिमाराच्या अधीन राहणे, असे वातावरण जे आपल्याला माहित आहे त्याप्रमाणे जीवनासाठी प्राणघातक असेल आणि जे ग्रहाचा सक्रियपणे नाश करते. केवळ 1.6 दशलक्ष किलोमीटरची कक्षा ही पृथ्वी आणि सूर्य यांच्यातील अंतराचा (सुमारे 150 दशलक्ष किलोमीटर) एक छोटासा भाग आहे, ज्याने ग्रहाला खऱ्या वैश्विक “कॉलड्रॉन” मध्ये ठेवले आहे. परिभ्रमणाचा वेग इतका जास्त आहे की या जगावरील “वर्ष” आठ तासांपेक्षा कमी आहे, खगोलशास्त्रीय दृष्टीने डोळे मिचकावणे. ही समीपता आणि त्याच्या ताऱ्याचे हिंसक स्वरूप यामुळे गॅस जायंटचे अस्तित्व एक वैज्ञानिक कोडे बनले आहे, ग्रहांच्या अस्तित्वासाठी ज्ञात मर्यादा झुगारून आणि पृथ्वीवर प्रतिकृती बनवता येणार नाही अशा परिस्थितीत भौतिकशास्त्राचा अभ्यास करण्यासाठी नैसर्गिक प्रयोगशाळा देऊ करते.

रहस्यमय पोस्ट-सुपरनोव्हा मूळ

PSR J2322-2650b चे अस्तित्व त्याच्या निर्मितीबद्दल मूलभूत प्रश्न निर्माण करते. एक अग्रगण्य सिद्धांत असे सुचवितो की ग्रह हे पारंपारिक पद्धतीने वायू आणि धूळ यांच्या डिस्कमधून तयार झालेले जग नाही, तर पल्सर तयार करणाऱ्या सुपरनोव्हाच्या स्फोटामुळे जवळजवळ पूर्णपणे नष्ट झालेल्या एका मोठ्या ताऱ्याचा अवशेष आहे.

या परिस्थितीत, मूळ तारा बायनरी प्रणालीचा भाग असेल. जेव्हा त्याच्या अधिक मोठ्या साथीदाराचा स्फोट झाला, तेव्हा जिवंत ताऱ्याचे हायड्रोजन आणि हेलियमचे बाह्य स्तर काढून टाकले गेले, आणि जड घटकांनी समृद्ध असलेला घनदाट गाभा मागे राहिला, ज्याला आपण आज ग्रह म्हणून पाहतो. हे गृहितक असामान्य वातावरणातील रचना स्पष्ट करेल.

“काळी विधवा” प्रणाली काय आहे

PSR J2322-2650 सारख्या प्रणालींना खगोलशास्त्रज्ञांनी “काळ्या विधवा” असे टोपणनाव दिले आहे. काळ्या विधवा स्पायडरच्या वर्तनातून साधर्म्य येते, जी कधीकधी वीण केल्यानंतर नर खातो. वैश्विक संदर्भात, पल्सर, त्याच्या प्रचंड गुरुत्वाकर्षण आणि किरणोत्सर्गासह, हळूहळू त्याच्या ग्रहांच्या साथीदाराला “खात” आहे, त्याचे वस्तुमान काढून टाकत आहे आणि अखेरीस वैश्विक टाइमस्केलवर त्याचे संपूर्ण विघटन होत आहे.

ऐतिहासिक रेकॉर्ड आणि पुष्टीकरण

जेम्स वेबची निरीक्षणे अलीकडील असली तरी, पल्सर PSR J2322-2650 भोवती फिरत असलेल्या वस्तूच्या अस्तित्वाचे पहिले संकेत 2011 मध्ये रेडिओ दुर्बिणीद्वारे गोळा केलेल्या डेटावरून मिळाले. त्या वेळी, खगोलशास्त्रज्ञांनी ताऱ्याच्या रेडिओ पल्सच्या वेळेत लहान फरक शोधून काढले, ज्यामुळे परिभ्रमण साथीदाराची उपस्थिती सूचित होते, परंतु त्याचे नेमके स्वरूप एक गूढच राहिले.

सोबतीला, खरेतर, एक ग्रह आहे याची पुष्टी करण्यासाठी आणि त्याचे असाधारण भौतिक आणि वातावरणीय गुणधर्म प्रकट करण्यासाठी दहा वर्षांहून अधिक काळ आणि नवीन अवकाश वेधशाळेची शक्ती लागली. पुष्टीकरणाने या वस्तूला 6 हजाराहून अधिक ज्ञात एक्सोप्लॅनेटपैकी एक म्हणून स्थान दिले आहे, परंतु त्याच्या श्रेणीमध्ये अद्वितीय आहे, जे विश्वातील ग्रहांच्या विविधतेच्या कॅटलॉगचा विस्तार करते.