जेम्स वेब टेलीस्कोप सुदूर एक्सोप्लैनेट पर मैग्मा महासागर द्वारा उत्पन्न वातावरण का पता लगाता है

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप ने चट्टानी एक्सोप्लैनेट TOI-561 b के चारों ओर गैस की एक परत के संकेतों की पहचान की है। यह खोज आकाशीय पिंड की सतह पर मैग्मा के विशाल महासागर के अस्तित्व की ओर इशारा करती है। ग्रह अत्यंत कम दूरी पर अपने मेजबान तारे की परिक्रमा करता है। शोधकर्ताओं ने सिस्टम के अवरक्त उत्सर्जन को पकड़ने के लिए उच्च-परिशुद्धता उपकरणों का उपयोग किया। डेटा उस प्रारंभिक अपेक्षा का खंडन करता है कि तारकीय विकिरण ने पहले ही साइट पर वातावरण के किसी भी निशान को मिटा दिया होगा।

पृथ्वी से लगभग 280 प्रकाश-वर्ष दूर स्थित, ग्रह प्रणाली ज्ञात मानकों के अनुसार दुर्गम स्थितियाँ प्रस्तुत करती है। केंद्रीय तारे से निकटता सतह के तापमान को अत्यधिक स्तर तक बढ़ा देती है। वैज्ञानिकों का अनुमान है कि तीव्र गर्मी चट्टानी परत को स्थायी रूप से पिघला देती है। यह घटना एक भूवैज्ञानिक चक्र बनाती है जहां मैग्मा एक गतिशील भंडार के रूप में कार्य करता है। गरमागरम सामग्री लगातार अस्थिर यौगिकों को अवशोषित करती है और बाहरी अंतरिक्ष में छोड़ती है, जो ग्रहों के निर्माण के पारंपरिक मॉडल को चुनौती देती है।

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आकाशीय पिंड की भौतिक और कक्षीय विशेषताएँ

एक्सोप्लैनेट TOI-561 b सुपर-अर्थ श्रेणी का है। यह वर्गीकरण हमारे ग्रह से बड़े, लेकिन सौर मंडल के गैस दिग्गजों से छोटे आकार वाले चट्टानी संसारों को समूहित करता है। खगोलविदों द्वारा गणना की गई घनत्व 4.3 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर तक पहुंचती है। यह मान उच्च दबाव के अधीन विशुद्ध रूप से चट्टानी क्षेत्र के लिए अपेक्षा से कम कॉम्पैक्ट आंतरिक संरचना का सुझाव देता है। माप ने दुनिया भर में एक गैसीय आवरण की उपस्थिति की परिकल्पना को मजबूत किया, जिससे तारे की संरचना की धारणा बदल गई।

ग्रह की कक्षीय गतिशीलता सतह पर दर्ज किए गए चरम मौसम को निर्धारित करती है। आकाशीय पिंड अपने तारे के चारों ओर एक संपूर्ण चक्कर केवल 10 घंटे और 33 मिनट में पूरा करता है। गति विशेषज्ञों को प्रभावित करती है. अनुमान है कि मेजबान तारा 10 अरब वर्ष पुराना है और इसमें भारी धातुओं की सांद्रता कम है। परिदृश्य इंगित करता है कि सिस्टम का गठन ब्रह्मांड में बहुत प्राचीन समय में हुआ था, जब आकाशगंगाओं में भारी तत्व अभी भी दुर्लभ थे।

खगोलीय अवलोकनों ने हमारी दुनिया की तुलना में एक्सोप्लैनेट के अनुपात की एक विस्तृत प्रोफ़ाइल को समेकित किया है।

• ग्रह की त्रिज्या पृथ्वी के आकार से लगभग 1.4 गुना मापी गई है।
• आकाशीय पिंड का कुल द्रव्यमान पृथ्वी के द्रव्यमान का दोगुना है।
• सिस्टम का केंद्रीय तारा भारी मात्रा में निरंतर विकिरण उत्सर्जित करता है।
• ग्रह सदैव ऊष्मा स्रोत की ओर एक ही पक्ष रखता है।
• तीव्र गुरुत्वाकर्षण बल ग्लोब की घूर्णन गति को रोक देता है।

प्रकाशित चेहरा बिना किसी रुकावट के तारकीय ऊर्जा का सीधा प्रभाव प्राप्त करता है। दिन का तापमान 2,700 डिग्री सेल्सियस से अधिक है। रात्रि पक्ष सदैव अंधकार में डूबा रहता है। दोनों गोलार्धों के बीच थर्मल अंतर अंतरिक्ष अवलोकन उपकरण द्वारा पता लगाई गई गैस की पतली परत में जटिल ऊर्जा धाराएं उत्पन्न करता है।

मैग्मा महासागर की गतिशीलता और वातावरण रखरखाव

ऐसे प्रतिकूल माहौल में जीवित रहना वैज्ञानिक समुदाय को हैरान कर गया है। अति-छोटी कक्षाओं वाले ग्रह अक्सर तारकीय हवाओं के कारण अपने गैसीय आवरण को जल्दी खो देते हैं। अस्थिर पदार्थ वाष्पित हो जाता है और गहरे अंतरिक्ष में चला जाता है। टीओआई-561 बी के मामले में, वैश्विक मैग्मा महासागर रहस्य का उत्तर प्रदान करता है। पिघली हुई चट्टान एक निरंतर भूवैज्ञानिक इंजन के रूप में कार्य करती है, जो भूपर्पटी में रासायनिक तत्वों का पुनर्चक्रण करती है।

मैग्मा दबाव और तापमान की कुछ शर्तों के तहत अपने अंदर गैसों को घोलता है। जब सामग्री घूमती है और सतह पर पहुंचती है, तो वाष्प के रूप में अस्थिर यौगिक निकलते हैं। यह प्रक्रिया वायुमंडल को उसी दर से प्रतिस्थापित करती है जिस दर से तारकीय विकिरण उसे नष्ट कर देता है। अवशोषण और उत्सर्जन का निरंतर चक्र एक दुर्लभ गतिशील संतुलन बनाता है। ग्रह के आंतरिक और बाह्य अंतरिक्ष के बीच परस्पर क्रिया दुनिया को बंजर, नंगी चट्टान बनने से रोकती है।

शोधकर्ताओं ने विश्लेषण के नतीजे द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में प्रकाशित किए। अध्ययन में बताया गया है कि मैग्मा की रासायनिक संरचना निष्कासित गैस के प्रकार को कैसे प्रभावित करती है। कंप्यूटर मॉडलिंग से पता चलता है कि द्वितीयक वातावरण उस मूल बादल से काफी भिन्न है जिसने अरबों साल पहले ग्रह का निर्माण किया था। अत्यधिक गर्मी सतह पर उपलब्ध तत्वों की आणविक संरचना को बदल देती है, जिससे वैश्विक ज्वालामुखीय गतिविधि पर निर्भर एक अद्वितीय वायुमंडलीय रसायन शास्त्र बनता है।

स्थानिक डेटा कैप्चर करने के लिए इन्फ्रारेड तकनीक

जानकारी एकत्र करने के लिए निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोग्राफ के उपयोग की आवश्यकता होती है, जिसे NIRSpec के नाम से जाना जाता है। यह उपकरण जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप की मुख्य संरचना का हिस्सा है। अवलोकन अभियान मई 2024 के दौरान हुआ। खगोलविदों ने लगातार 37 घंटों से अधिक समय तक प्रणाली की निगरानी की। एक्सपोज़र समय ने एक्सोप्लैनेट की चार पूर्ण कक्षाओं को रिकॉर्ड करने की अनुमति दी, जिससे सटीक सांख्यिकीय विश्लेषण के लिए पर्याप्त मात्रा में डेटा सुनिश्चित हुआ।

टीम ने ग्रह के प्रकाश को अलग करने के लिए द्वितीयक ग्रहण तकनीक का उपयोग किया। इस विधि में सिस्टम की कुल चमक को मापना शामिल है जब ग्रह तारे के बगल में होता है। वैज्ञानिक तब केवल तारे से आने वाले प्रकाश को मापते हैं क्योंकि ग्रह उसके पीछे से गुजरता है। दोनों मूल्यों के बीच के अंतर से खगोलीय पिंड द्वारा उत्सर्जित तापीय ऊर्जा की सटीक मात्रा का पता चलता है। जेम्स वेब की सटीकता ने पिछली वेधशालाओं की सीमाओं को पार करते हुए माप को संभव बना दिया।

दो स्वतंत्र डेटा प्रोसेसिंग चैनलों ने परिणामों की पुष्टि की। कठोर विश्लेषण ने उपकरणों में भिन्नता या ब्रह्मांडीय हस्तक्षेप के कारण होने वाले शोर को समाप्त कर दिया। प्राप्त प्रकाश स्पेक्ट्रम ने ऐसे पैटर्न दिखाए जो ठोस चट्टान की सतह के अनुरूप नहीं हैं। थर्मल सिग्नेचर सीधे दुनिया भर में गर्मी फैलाने वाली एक गैसीय परत की उपस्थिति की ओर इशारा करता है, जो दिन के समय से ठंडे क्षेत्रों में ऊर्जा का कुछ हिस्सा नष्ट कर देता है।

पृथ्वी के भूवैज्ञानिक इतिहास से संबंध

चरम दुनिया का अध्ययन हमारे अपने ग्रह के अतीत के बारे में सुराग प्रदान करता है। पृथ्वी अपने गठन के तुरंत बाद वैश्विक मैग्मा महासागर चरण से गुज़री। विशाल आकाशीय पिंडों के प्रभाव से प्रारंभिक पृथ्वी की पपड़ी पिघल गई। यह समझने से कि टीओआई-561 बी अपनी अस्थिर गैसों का प्रबंधन कैसे करता है, भूवैज्ञानिकों को पृथ्वी के प्रारंभिक वायुमंडल के विकास को समझने में मदद मिलती है। तारा प्रणालियों के बीच की दूरी की परवाह किए बिना, भौतिक प्रक्रियाएं समान सार्वभौमिक नियमों का पालन करती हैं।

यह खोज ब्रह्मांड में वायुमंडल के अवधारण की ज्ञात सीमाओं का विस्तार करती है। पिछले सैद्धांतिक मॉडल ने निर्धारित किया था कि अपने तारों के इतने करीब की दुनिया किसी भी गैसीय आवरण का समर्थन करने में असमर्थ होगी। प्रत्यक्ष अवलोकन इस प्रतिमान को तोड़ता है। ग्रह विज्ञान को अब गैसों के नवीनीकरण में ज्वालामुखी और मैग्मा महासागरों की सक्रिय भूमिका पर विचार करते हुए, प्राचीन तारा प्रणालियों में वायुमंडलीय वाष्पीकरण पर गणना की समीक्षा करने की आवश्यकता है।

एक्सोप्लैनेट पर गर्मी के सटीक वितरण को मैप करने के लिए नए अवलोकन अभियान निर्धारित किए गए हैं। खगोलविदों ने आकाशीय पिंड के पूर्ण चरण वक्र की जांच करने की योजना बनाई है। यह प्रक्रिया तापमान भिन्नता को मापेगी क्योंकि ग्रह पृथ्वी की ओर अपने प्रकाशित चेहरे के विभिन्न कोणों को प्रदर्शित करता है। भविष्य के डेटा गरमागरम मैग्मा महासागर द्वारा उत्सर्जित गैस की सटीक रासायनिक संरचना का विवरण देंगे, जिससे इस दूर की दुनिया के निर्माण खंडों का पता चलेगा।