खगोलशास्त्रज्ञांच्या एका आंतरराष्ट्रीय संघाने ताऱ्यांच्या सभोवतालच्या जगाच्या निर्मितीबद्दलच्या पारंपारिक अपेक्षांच्या विरोधाभासी असलेल्या ग्रह प्रणालीचा शोध जाहीर केला. युरोपियन स्पेस एजन्सीच्या CHEOPS उपग्रहाचा वापर करून, संशोधकांनी लाल बटू तारा LHS 1903 भोवती फिरणारे चार ग्रह ओळखले, जे पृथ्वीपासून सुमारे 116 प्रकाश-वर्षे, लिंक्स नक्षत्रात आहेत. व्यवस्थेमध्ये अंतर्गत खडकाळ ग्रह, त्यानंतर दोन वायू दिग्गज आणि आश्चर्याची गोष्ट म्हणजे, प्रणालीच्या बाहेरील काठावर एक खडकाळ ग्रह समाविष्ट आहे. नुकत्याच प्रकाशित केलेल्या अभ्यासात वर्णन केलेले हे कॉन्फिगरेशन सूचित करते की ग्रहांची निर्मिती अनुक्रमे झाली आहे, ज्यामध्ये सर्वात दूरचे ग्रह वायूच्या कमतरतेच्या परिस्थितीत उदयास आले आहेत.
LHS 1903 हा तारा सूर्यापेक्षा लहान आणि थंड आहे, सुमारे अर्धा वस्तुमान आणि त्याच्या प्रकाशमानतेच्या फक्त 5% आहे, ज्यामुळे प्रणाली तपशीलवार निरीक्षणांसाठी एक आदर्श लक्ष्य बनते. सुरुवातीला, NASA च्या TESS उपग्रहाद्वारे तीन ग्रह शोधण्यात आले, परंतु अचूक CHEOPS मोजमापांनी चौथा, LHS 1903 नावाचा आणि पृथ्वीच्या अंदाजे 1.7 पट त्रिज्या असलेला, त्याला खडकाळ सुपर-पृथ्वी म्हणून वर्गीकृत केले. ही मांडणी शेकडो एक्सोप्लॅनेटरी सिस्टीममध्ये पाळल्या गेलेल्या पॅटर्नला उलट करते, जेथे खडकाळ ग्रह ताऱ्याच्या जवळ असतात आणि वायू ग्रह अधिक दूरच्या कक्षा व्यापतात. डेटा सूचित करतो की उपलब्ध वायू संपल्यानंतर बाह्य ग्रह तयार होतो, प्रोटोप्लॅनेटरी डिस्क्समधील वाढ प्रक्रियेची समज बदलते.
शास्त्रज्ञांनी ग्रहांचे स्थलांतर किंवा महाकाय टक्कर यासारख्या पर्यायी गृहितकांना नाकारले, जे निरीक्षण केलेल्या डेटामध्ये बसत नाहीत. त्याऐवजी, अंतर्बाह्य निर्मिती मॉडेल, जिथे ग्रह एकामागून एक आतील भागातून बाहेर पडतात, निरीक्षण केलेल्या संरचनेचे अधिक चांगले स्पष्टीकरण देते. या अनुक्रमिक दृष्टिकोनातून असे सूचित होते की आतील ग्रहांनी जास्त प्रमाणात वायूयुक्त पदार्थ वापरला आणि केवळ LHS 1903 e साठी घनकचरा शिल्लक राहिला. वायू आणि धूळ समृद्ध वातावरणात एकाच वेळी ग्रहांची निर्मिती गृहीत धरणाऱ्या सैद्धांतिक मॉडेलचे पुनरावलोकन करण्याची गरज या शोधाने बळकट केली.
CHOPS सह निरीक्षण तपशील
2019 मध्ये प्रक्षेपित केलेला CHEOPS उपग्रह, पारगमन पद्धतीचा वापर करून उच्च सुस्पष्टतेसह एक्सोप्लॅनेट आकार मोजण्यात माहिर आहे, जे ताऱ्यासमोरून जेव्हा ग्रह जातो तेव्हा तारकीय चमक कमी होते. LHS 1903 च्या बाबतीत, 2019 आणि 2023 दरम्यान निरीक्षणे झाली, जी TESS आणि ग्राउंड-आधारित दुर्बिणींकडील डेटाला पूरक आहे. या संयोजनामुळे वस्तुमान, घनता आणि रचनांची गणना करणे शक्य झाले, एलएचएस 1903 ची घनता पृथ्वीसारखीच आहे याची पुष्टी करते, जी लक्षणीय वायूच्या लिफाफाशिवाय मुख्यतः खडकाळ रचना दर्शवते.
मोजमापांवरून असे दिसून आले की ग्रह ताऱ्याभोवती एका अंतरावर प्रदक्षिणा घालतो जो, सापेक्ष दृष्टीने, आपल्या सूर्यमालेतील मंगळाच्या कक्षेच्या पलीकडे असलेल्या लाल बटूच्या खालच्या प्रकाशमानतेसाठी समायोजित केलेल्या एखाद्या गोष्टीशी समतुल्य असेल. ही बाह्य स्थिती, जिथे प्रोटोप्लॅनेटरी डिस्क बर्फ आणि वायूने समृद्ध असावी, आतील ग्रहांद्वारे अस्थिर पदार्थांच्या कमी झाल्यामुळे एक घन जग निर्माण झाले. संशोधकांनी ठळकपणे ठळक केले की तारकीय ब्राइटनेसमधील मिनिट भिन्नतेसाठी CHOPS च्या संवेदनशीलतेमुळे हे शोध शक्य झाले.
ग्रहांची रचना आणि वैशिष्ट्ये
सर्वात आतला ग्रह, LHS 1903 b, पृथ्वीच्या 1.5 पट त्रिज्या असलेला आणि जवळची कक्षा असलेला खडकाळ सुपर-पृथ्वी आहे, काही दिवसांत एक क्रांती पूर्ण करतो. त्याची उच्च घनता बुध किंवा शुक्र सारखा धातूचा गाभा आणि खडकाळ आवरण सूचित करते. c आणि d हे ग्रह उप-नेपच्यून आहेत, ज्याची त्रिज्या पृथ्वीच्या दोन किंवा तीन पट आहे आणि हायड्रोजन आणि हेलियमने बनलेले घनदाट वातावरण आहे, जे भरपूर वायू असलेल्या प्रदेशांमध्ये निर्मिती दर्शवतात.
LHS 1903 आणि, सर्वात बाहेरील, सुमारे 30 दिवसांच्या कालावधीसह, अधिक अंतरावर परिभ्रमण करते आणि त्याची खडकाळ रचना वस्तुमान आणि त्रिज्या मोजमापांवरून काढली गेली जी वायूच्या थरांच्या अनुपस्थितीकडे निर्देश करते. हे कॉन्फिगरेशन सूचित करते की एलएचएस 1903 च्या आसपास प्रोटोप्लॅनेटरी डिस्क असममितपणे विकसित झाली आहे, आतील ग्रह वेगाने वाढतात आणि संसाधनांचा वापर करतात. सिम्युलेशन दर्शविते की या प्रक्रियेला कोट्यवधी वर्षे लागली, नंतरच्या टप्प्यावर बाह्य ग्रह तयार झाला.
डेटा हे देखील दर्शवितो की LHS 1903 हा तारा लाल बौना असल्याने, कमी किरणोत्सर्ग उत्सर्जित करतो, जे कालांतराने ग्रहांच्या वातावरणाचे चांगले संरक्षण करते. तथापि, या प्रकारच्या ताऱ्यांमध्ये सामान्यतः तारकीय ज्वालांमुळे आतील ग्रहांच्या सान्निध्यात ते अतिथींना अयोग्य बनवू शकतात.
ग्रहांच्या निर्मितीच्या सिद्धांतांसाठी परिणाम
LHS 1903 चा शोध एकाचवेळी तयार होण्याच्या मानक मॉडेलला आव्हान देतो, जेथे ग्रह वायू आणि धूळ यांच्या एकसमान डिस्कमधून उद्भवतात, खडकाळ ताऱ्याजवळ घनरूप होतात आणि वायू दूरच्या सामग्रीवर कब्जा करतात. त्याऐवजी, प्रणाली अनुक्रमिक निर्मितीच्या कल्पनेला समर्थन देते, जेथे एका ग्रहाच्या वाढीमुळे पुढील ग्रहांचे वातावरण बदलते, ज्यामुळे हळूहळू वायू कमी होतो.
हा अंतर्बाह्य सिद्धांत आधीपासून सिम्युलेशनमध्ये प्रस्तावित केला गेला आहे, परंतु LHS 1903 हा पहिला मजबूत निरीक्षण पुरावा प्रदान करतो. संशोधकांचा असा अंदाज आहे की, इतर प्रणालींमध्ये पुष्टी केल्यास, ते केप्लर आणि टीईएसएस सारख्या मोहिमांमध्ये ग्रहांच्या रचनांमधील फरक स्पष्ट करू शकते. शिवाय, अभ्यास असे सूचित करतो की बाहेरील स्थितीत खडकाळ ग्रह लाल बौनेमध्ये अधिक सामान्य असू शकतात, जे आकाशगंगेतील बहुतेक ताऱ्यांचे प्रतिनिधित्व करतात.
विश्लेषणामध्ये डायनॅमिक अस्थिरता परिस्थिती वगळण्यात आली आहे, जसे की इजेक्शन किंवा कक्षीय बदल, कारण वस्तुमान आणि अंतर अशा घटनांशी जुळत नाहीत. याउलट, अनुक्रमिक मॉडेल असे भाकीत करते की प्रोटोप्लॅनेटरी डिस्क कालांतराने गॅस-कमी होते, घन जगाच्या निर्मितीस अनुकूल असते.
एक्सोप्लॅनेटवरील अंतराळ मोहिमांचा संदर्भ
TESS आणि CHOPS सारख्या मोहिमांनी एक्सोप्लॅनेट शोधात क्रांती घडवून आणली आहे, ज्यामध्ये आतापर्यंत 6,000 पेक्षा जास्त उमेदवार ओळखले गेले आहेत. TESS तेजस्वी ताऱ्यांच्या संक्रमणासाठी विस्तृत शोधांवर लक्ष केंद्रित करते, तर CHOPS ज्ञात प्रणालींचे वैशिष्ट्य करण्यासाठी अचूक फॉलो-अप करते. एलएचएस 1903 मध्ये, TESS ने सुरुवातीचे तीन ग्रह शोधले, परंतु CHOPS ने चौथ्या ग्रहांची पुष्टी केली कारण प्रति दशलक्ष अचूकतेने भागांसह चमक भिन्नता मोजण्याची क्षमता आहे.
ही निरीक्षणे वारविक विद्यापीठ, कॅनरी आयलंड्स इन्स्टिट्यूट ऑफ ॲस्ट्रोफिजिक्स आणि अंतराळ एजन्सीसारख्या संस्थांचा समावेश असलेल्या आंतरराष्ट्रीय सहकार्याचे महत्त्व अधोरेखित करतात. भविष्यातील मोहिमा, जसे की जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप, या ग्रहांवरील वातावरणाचे विश्लेषण करू शकतात, संभाव्य राहण्याबाबत डेटा प्रदान करू शकतात, जरी LHS 1903 e कमी तारकीय प्रकाशामुळे राहण्यायोग्य क्षेत्राच्या बाहेर आहे.
संगणक सिम्युलेशनचे विश्लेषण
हायड्रोडायनामिक सिम्युलेशनने एलएचएस 1903 च्या प्रोटोप्लॅनेटरी डिस्कचे मॉडेल केले, हे दर्शविते की आतील ग्रह जेव्हा वाढतात तेव्हा ते अडथळे निर्माण करतात जे बाहेरील प्रदेशात वायूचा प्रवाह रोखतात. यामुळे खडकाळ ग्रहांच्या निर्मितीसाठी अनुकूल वातावरण अस्थिरतेत खराब होते. मॉडेल्सने अनुक्रमिक गृहीतके प्रमाणित करून, निरीक्षण केलेल्या लोकांशी सुसंगत घनता आणि वस्तुमानांचा अंदाज लावला.
इतर सिम्युलेशनने महाकाय प्रभाव किंवा स्थलांतराची चाचणी केली, परंतु सिस्टमच्या वर्तमान कक्षीय स्थिरतेचे पुनरुत्पादन करण्यात अयशस्वी झाले. निरीक्षण केलेले कॉन्फिगरेशन सूचित करते की निर्मिती प्रक्रिया पारंपारिक प्रणालींसाठी अंदाजापेक्षा जास्त काळ टिकली, शक्यतो यजमान ताऱ्याच्या कमी वस्तुमानामुळे.
एक्सोप्लॅनेटरी अभ्यासामध्ये भविष्यातील दृष्टीकोन
शोधासह, खगोलशास्त्रज्ञांनी चालू मोहिमांमधील डेटा वापरून, समान नमुने शोधण्यासाठी लाल बौनेमध्ये अधिक प्रणालींचे निरीक्षण करण्याची योजना आखली आहे. एलएचएस 1903 चे विश्लेषण अधिक लवचिक सैद्धांतिक मॉडेल्सच्या विकासास प्रोत्साहन देते, प्रोटोप्लॅनेटरी डिस्कच्या रचनेत तात्पुरती भिन्नता समाविष्ट करते. हे राहण्यायोग्य ग्रहांच्या शोधांवर परिणाम करू शकते, कारण आतील-बाहेरील कॉन्फिगरेशन्स स्थिर कक्षांमध्ये खडकाळ जग बंदर करू शकतात.
याव्यतिरिक्त, अभ्यास अचूक वैशिष्ट्यांसाठी समर्पित दुर्बिणीची आवश्यकता मजबूत करतो, जसे की ESA चे भविष्यातील ARIEL, जे एक्सोप्लॅनेट वातावरणावर लक्ष केंद्रित करेल. एलएचएस 1903 सारख्या प्रणालींमध्ये, अशा निरीक्षणांमुळे ग्रहांच्या विविधतेबद्दलचे ज्ञान वाढवून, पाण्याचे किंवा इतर संयुगांचे अंश प्रकट होऊ शकतात.
ऑर्बिटल कॉन्फिगरेशनची तुलना केली
सूर्यमालेच्या तुलनेत, जेथे बुध, शुक्र, पृथ्वी आणि मंगळ हे खडकाळ अंतर्भाग आहेत, त्यानंतर वायूमय गुरू आणि शनि आहेत, LHS 1903 अंशतः हा क्रम उलट करतो. आमची सिस्टीम मटेरियल-रिच डिस्कमध्ये तयार झाली असताना, LHS 1903 प्रगतीशील घटाने विकसित झालेली दिसते. एक्सोप्लॅनेट आकडेवारी दर्शविते की सुमारे 30% लाल बौने प्रणाली अनेक ग्रह प्रदर्शित करतात, परंतु काही उलट्या व्यवस्था असलेले.
मिशन डेटा सूचित करतो की खडकाळ सुपर-अर्थ सामान्य आहेत, परंतु त्यांची बाह्य उपस्थिती दुर्मिळ आहे, ज्यामुळे LHS 1903 एक मौल्यवान केस स्टडी बनते. सिस्टीमची सरासरी घनता दीर्घकालीन स्थिरता सूचित करते, नजीकच्या टक्करांचा धोका नाही.