अंतरिक्ष दूरबीन ने 35 प्रकाश वर्ष दूर मैग्मा महासागर और सल्फर वातावरण वाले एक्सोप्लैनेट का खुलासा किया

खगोलविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने हमारे सौर मंडल के बाहर स्थित एक खगोलीय पिंड पर अभूतपूर्व वायुमंडलीय और सतह की विशेषताओं की पहचान की है। हाल के अवलोकन एक चरम वातावरण की ओर इशारा करते हैं, जिसमें सक्रिय ज्वालामुखी और तापमान का प्रभुत्व है, जो किसी भी ज्ञात जीवन रूप के अस्तित्व को असंभव बनाता है। अध्ययन का लक्ष्य एल 98-59 डी नामित एक्सोप्लैनेट है, जो वोलान्स तारामंडल में एक लाल बौने तारे की परिक्रमा करता है।

उच्च-परिशुद्धता उपकरणों द्वारा कैप्चर किए गए डेटा से पता चला कि इस ग्रह की सतह पूरी तरह से पिघल गई है, जिससे मैग्मा का एक विशाल और गहरा महासागर बन गया है। थर्मल माप से संकेत मिलता है कि ग्रह के दिन का तापमान 1,500 डिग्री सेल्सियस से अधिक है। अत्यधिक गर्मी का यह स्तर सतह के आवरण को जमने से रोकता है, जिससे एक गतिशील और निरंतर भूवैज्ञानिक वातावरण बनता है।

विस्तृत स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण ने वैज्ञानिकों को स्थानीय स्थितियों का सटीक विवरण देने की अनुमति दी। सबसे प्रासंगिक खोजों में से, ग्रह प्रणाली के बारे में निम्नलिखित बिंदु सामने आते हैं:

– पृथ्वी से प्रणाली की सटीक दूरी 35 प्रकाश वर्ष है, जो इसे खगोलीय दृष्टि से अपेक्षाकृत निकट ब्रह्मांडीय पड़ोसी बनाती है।

– मेजबान तारा एक लाल बौना है, जो तारकीय प्रकार का सूर्य से छोटा और ठंडा है, लेकिन अपनी उच्च चुंबकीय गतिविधि के लिए जाना जाता है।

– ग्रह का वातावरण घना है और मुख्य रूप से भारी तत्वों से बना है, जिसमें मौलिक हाइड्रोजन और हीलियम की लगभग पूर्ण अनुपस्थिति है।

घनत्व विसंगति और संरचनात्मक संरचना

एल 98-59 डी के भौतिक माप ग्रह निर्माण मॉडल के लिए एक दिलचस्प परिदृश्य प्रस्तुत करते हैं। एक्सोप्लैनेट की त्रिज्या पृथ्वी की तुलना में लगभग 1.6 गुना अधिक है, जो शुरू में इसे सुपर-अर्थ श्रेणी में वर्गीकृत करेगी। हालाँकि, इसका द्रव्यमान इस अनुपात का रैखिक रूप से पालन नहीं करता है, जिसके परिणामस्वरूप औसत घनत्व केवल 2.2 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर पर गणना की जाती है।

एक चट्टानी ग्रह के लिए यह असामान्य रूप से कम घनत्व इंगित करता है कि इसकी मात्रा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा अस्थिर पदार्थों के आवरण से बना है। शोधकर्ताओं ने निर्धारित किया कि आंतरिक संरचना को शुद्ध लौह कोर और सिलिकेट मेंटल द्वारा नहीं समझाया जा सकता है। घने वायुमंडल और तापीय रूप से विस्तारित मैग्मा महासागर की उपस्थिति आकाशीय पिंड के कुल द्रव्यमान के संबंध में देखी गई मात्रा के लिए सबसे सुसंगत भौतिक व्याख्या है।

ज्वारीय ताप तंत्र

एल 98-59 डी की सतह पर अत्यधिक गर्मी पिघलने का प्राथमिक स्रोत सिर्फ इसके मेजबान तारे से विकिरण से नहीं आता है। ग्रह की कक्षा लाल बौने के बेहद करीब है, जिसके परिणामस्वरूप तीव्र गुरुत्वाकर्षण संपर्क होता है। यह निकटता विशाल ज्वारीय बल उत्पन्न करती है जो अपने कक्षीय पथ पर यात्रा करते समय ग्रह की संरचना को भौतिक रूप से विकृत कर देती है।

तारकीय आकर्षण के अलावा, एल 98-59 डी एक ही प्रणाली में अन्य ग्रहों के साथ एक कक्षीय अनुनाद विन्यास में है। यह जटिल गुरुत्वाकर्षण नृत्य ग्रह की कक्षा को पूर्णतः गोलाकार बनने से रोकता है। निरंतर कक्षीय विलक्षणता ग्रह के आंतरिक भाग को बार-बार सिकुड़ने और फैलने के लिए मजबूर करती है, जिससे बड़े पैमाने पर आंतरिक घर्षण पैदा होता है।

यह यांत्रिक प्रक्रिया, जिसे खगोल भौतिकी में ज्वारीय तापन के रूप में जाना जाता है, वही घटना है जो बृहस्पति के चंद्रमा Io पर अत्यधिक ज्वालामुखी का कारण बनती है। एल 98-59 डी के मामले में, हीटिंग का पैमाना अधिक परिमाण का होता है, जो वैश्विक स्तर पर चट्टान को तरल अवस्था में रखने और निर्बाध ज्वालामुखी को ईंधन देने के लिए आवश्यक तापीय ऊर्जा प्रदान करता है।

सल्फ्यूरस वातावरण के रासायनिक लक्षण

एल 98-59 डी के वातावरण के अवलोकन के लिए ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक के अनुप्रयोग की आवश्यकता थी। जब ग्रह अपने तारे के सामने से गुजरता है, तो तारे के प्रकाश का एक छोटा सा अंश पृथ्वी पर दूरबीनों तक पहुंचने से पहले ग्रह की गैस परत से होकर गुजरता है। विभिन्न अणु प्रकाश की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करते हैं, जिससे कैप्चर किए गए स्पेक्ट्रम में एक अद्वितीय रासायनिक हस्ताक्षर निकल जाता है।

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डेटा से सल्फर-आधारित यौगिकों के अनुरूप तरंग दैर्ध्य पर मजबूत अवशोषण का पता चला। बड़ी मात्रा में सल्फर डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन सल्फाइड का पाया जाना ग्रह की ज्वालामुखीय प्रकृति की पुष्टि करता है। सतह पर खुला मैग्मा लगातार इन गैसों को छोड़ता है, वायुमंडल को फिर से भरता है और पिघली हुई चट्टान के समुद्र और गैसीय आवरण के बीच एक बंद रासायनिक चक्र बनाता है।

प्रचुर मात्रा में सल्फर की उपस्थिति से यह भी पता चलता है कि ग्रह का मूल वातावरण अरबों वर्षों में पूरी तरह से बदल गया है। लाल बौने तारे से पराबैंगनी विकिरण ने सिस्टम के शुरुआती दिनों में पानी के अणुओं और अन्य हल्के यौगिकों को तोड़ दिया था। परिणामी हाइड्रोजन भारी तत्वों को पीछे छोड़ते हुए अंतरिक्ष में भाग गया जो अब वायुमंडलीय रसायन विज्ञान पर हावी हैं।

यह सल्फर युक्त संरचना एक अतिरिक्त थर्मल कंबल के रूप में कार्य करती है। ज्वालामुखीय गैसों में अवरक्त विकिरण को बनाए रखने की उच्च क्षमता होती है, जिससे अत्यधिक ग्रीनहाउस प्रभाव पैदा होता है जो सतह के तापमान को बेसाल्ट चट्टानों के पिघलने बिंदु से ऊपर बनाए रखने में मदद करता है।

खगोलीय अवलोकन का विकास

L 98-59 प्रणाली की प्रारंभिक पहचान TESS उपग्रह द्वारा एकत्र किए गए डेटा के माध्यम से 2019 में हुई। उपग्रह द्वारा उपयोग की गई पारगमन विधि ने तारे की चमक में समय-समय पर होने वाली गिरावट का पता लगाना संभव बना दिया, जिससे कक्षा में कई ग्रहों के अस्तित्व की पुष्टि हुई। उस समय, खगोलशास्त्री आकाशीय पिंडों के आकार और कक्षीय अवधि की गणना करने में सक्षम थे, लेकिन उनके वायुमंडल की सटीक प्रकृति तकनीकी पहुंच से परे थी।

बड़े व्यास वाले दर्पणों के साथ अवरक्त स्पेक्ट्रम में काम करने वाली नई पीढ़ी के अंतरिक्ष दूरबीनों के संचालन में प्रवेश ने इस परिदृश्य को बदल दिया। तारे के प्रकाश को ग्रह के स्वयं के थर्मल उत्सर्जन से अलग करने की क्षमता ने विस्तृत लक्षण वर्णन की अनुमति दी जो अब सार्वजनिक है। सक्रिय ज्वालामुखी और द्वितीयक वातावरण के साथ एक बंजर चट्टानी ग्रह को गतिशील दुनिया से अलग करने में महत्वपूर्ण सफलता महत्वपूर्ण थी।

जल निर्माण और हानि की गतिशीलता

एल 98-59 डी का भूवैज्ञानिक इतिहास लाल बौनों के आसपास ग्रहों के विकास पर अनुभवजन्य डेटा प्रदान करता है। सैद्धांतिक मॉडल से संकेत मिलता है कि, अपने गठन के बाद पहले 100 मिलियन वर्षों के दौरान, मेजबान तारा अत्यधिक गतिविधि के चरण से गुजरा, जिससे अत्यधिक उच्च स्तर के उच्च-ऊर्जा विकिरण और तीव्र तारकीय हवाएं उत्सर्जित हुईं। यदि इस अवधि के दौरान ग्रह की सतह पर तरल पानी के महासागर होते, तो तारकीय ऊर्जा इस पानी के पूर्ण वाष्पीकरण का कारण बनती। ऊपरी वायुमंडल में जल वाष्प के अणुओं के प्रकाश पृथक्करण ने ऑक्सीजन को हाइड्रोजन से अलग कर दिया। ग्रह के कम सापेक्ष गुरुत्वाकर्षण के कारण अंतरिक्ष निर्वात में हाइड्रोजन की हानि के साथ, सतह पूरी तरह से सूख गई। शेष ऑक्सीजन ने क्रस्ट में खनिजों के साथ और मेंटल से निष्कासित सल्फर के साथ प्रतिक्रिया की, जिससे सल्फर डाइऑक्साइड यौगिक बने जो आज खगोलविदों द्वारा देखी गई मोटी गैसीय परत बनाते हैं।

एक नई ग्रह श्रेणी

एल 98-59 डी की अनूठी विशेषताएं वैज्ञानिक समुदाय को खगोलीय पिंडों के लिए एक नया वर्गीकरण स्थापित करने के लिए मजबूर करती हैं। यह ग्रह न तो घने चट्टानी सुपर-अर्थ के पारंपरिक मॉडल में फिट बैठता है, न ही मोटे हाइड्रोजन वायुमंडल वाले मिनी-नेप्च्यून में। वैश्विक मैग्मा महासागर के साथ सल्फर दुनिया की परिभाषा आकाशगंगा में ग्रहों की विविधता के लिए एक नया पैरामीटर बनाती है।

एक्सोप्लैनेट अन्वेषण का भविष्य

अपने तारे के इतने करीब किसी ग्रह पर सल्फर युक्त वातावरण की पुष्टि अत्यधिक विकिरण की स्थिति में गैसीय आवरणों के लचीलेपन को दर्शाती है। निरंतर ज्वालामुखी तारकीय हवाओं के कारण होने वाले वायुमंडलीय क्षरण के खिलाफ एक रक्षा तंत्र के रूप में कार्य करता है। जब तक ग्रह के पास पिघले हुए आवरण को बनाए रखने के लिए आंतरिक ऊर्जा है, तब तक ज्वालामुखीय गैसों का उत्सर्जन अंतरिक्ष में खोए हुए वातावरण की भरपाई करता रहेगा।

इस तारा प्रणाली का अध्ययन खगोल भौतिकी के लिए प्राथमिकता वाला लक्ष्य बना रहेगा। एल 98-59 डी का निरंतर अवलोकन हमें मैग्मा महासागरों में द्रव गतिशीलता मॉडल को परिष्कृत करने और बेहतर ढंग से समझने की अनुमति देगा कि अत्यधिक तापमान पर सल्फर रसायन कैसे संचालित होता है। लाल बौनों के आसपास अन्य प्रणालियों का मानचित्रण करने से यह पता लगाने की कोशिश की जाएगी कि क्या सल्फर दुनिया एक पृथक विसंगति है या तीव्र ज्वारीय ताप के अधीन ग्रहों के लिए एक सामान्य विकासवादी चरण है।