खगोलविदों ने इंटरस्टेलर धूमकेतु 3I/ATLAS में ड्यूटेरियम की उच्च सांद्रता पाई है

खगोलविदों ने अंतरतारकीय धूमकेतु 3I/ATLAS की उत्पत्ति और संरचना के बारे में नई जानकारी खोजने के लिए रेडियो दूरबीन अवलोकन का उपयोग किया। नेचर एस्ट्रोनॉमी जर्नल में 23 अप्रैल को प्रकाशित शोध से पता चलता है कि आकाशीय वस्तु में असाधारण रूप से उच्च सांद्रता में पानी मौजूद है। धूमकेतु के सूर्य के सबसे करीब से गुजरने के कुछ दिनों बाद नवंबर में चिली में अटाकामा लार्ज मिलीमीटर/सबमिलिमीटर एरे या एएलएमए द्वारा माप लिया गया था।

धूमकेतु 3I/ATLAS ने दुनिया भर का ध्यान तब आकर्षित किया जब शोधकर्ताओं ने जुलाई में इसे सौर मंडल को पार करते हुए पाया। यह ब्रह्मांड के हमारे क्षेत्र से गुजरते हुए देखी जाने वाली केवल तीसरी अंतरतारकीय वस्तु है। धूमकेतु ने दिसंबर में सौर मंडल छोड़ना शुरू कर दिया था, लेकिन अन्य ग्रह प्रणालियों की निर्माण स्थितियों के बारे में महत्वपूर्ण डेटा प्रदान करने से पहले नहीं।

ड्यूटेरियम अंतरतारकीय वस्तु का पहला पता लगाने का प्रतीक है

एएलएमए रेडियो टेलीस्कोप ने शोधकर्ताओं को धूमकेतु के अंदर ड्यूटेरियम को मापने की अनुमति दी, यह पहली बार है कि इस हाइड्रोजन आइसोटोप को एक अंतरतारकीय वस्तु में पाया गया है। पाई गई सघनता के कारण यह खोज असाधारण है। अध्ययन के मुख्य लेखक और मिशिगन विश्वविद्यालय में खगोल विज्ञान विभाग में डॉक्टरेट उम्मीदवार लुइस एडुआर्डो सालाजार मंज़ानो के अनुसार, धूमकेतु के पानी में ड्यूटेरियम की प्रचुरता पृथ्वी के महासागरों में पाई जाने वाली मात्रा से 40 गुना अधिक और सौर मंडल में धूमकेतुओं में पाई जाने वाली मात्रा से 30 गुना अधिक है।

ड्यूटेरियम हाइड्रोजन का एक दुर्लभ आइसोटोप है। यह साधारण हाइड्रोजन से इस मायने में भिन्न है कि प्रत्येक परमाणु में एक अतिरिक्त न्यूट्रॉन, एक अनावेशित उपपरमाण्विक कण होता है। ऑक्सीजन के साथ संयुक्त होने पर, यह ड्यूटेरेटेड पानी बनाता है, जिसे अर्ध-भारी पानी या एचडीओ भी कहा जाता है। यह भिन्नता पानी को नियमित H₂O से लगभग दोगुना भारी बना देती है।

3I/ATLAS पर इस अणु का पता लगाने से धूमकेतु का निर्माण कहां हुआ, इसके बारे में महत्वपूर्ण सुराग मिलते हैं। ड्यूटेरियम संवर्धन आमतौर पर तब होता है जब अंतरतारकीय अंतरिक्ष में ठंडे आणविक बादलों में पानी बनता है, अक्सर उसी समय के आसपास जब अन्य सितारों के आसपास सौर मंडल बनते हैं। विश्लेषण से पता चलता है कि 3I/ATLAS का निर्माण वातावरण अविश्वसनीय रूप से ठंडा था, जिसका तापमान 30 केल्विन से नीचे था, जो -243.14 डिग्री सेल्सियस के बराबर था।

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वस्तु 11 अरब वर्ष पुरानी हो सकती है

पिछले शोध से संकेत मिला है कि अंतरतारकीय धूमकेतु 11 अरब वर्ष पुराना हो सकता है, जो हमारे सौर मंडल या सूर्य से भी अधिक पुराना है, जो 4.5 अरब वर्ष पहले बना था। धूमकेतु के अंदर अभी भी फंसा हुआ पानी संभवतः इसके मेजबान तारे से बहुत पहले बना था, लेकिन 3I/ATLAS का जन्म बाद में गैस और धूल की एक प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क से हुआ जो तारे के चारों ओर घूमती थी, वही डिस्क जहां ग्रह बनते हैं।

शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि 3I/ATLAS प्रणाली का निर्माण हुआ और उसने अपना अधिकांश समय प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क के बाहरी क्षेत्रों में बिताया, जिससे उसके प्रचुर मात्रा में पानी का संरक्षण हुआ। उच्च तापमान रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण ड्यूटेरियम की मात्रा को कम कर सकता है, इसलिए अरबों वर्षों तक इसके मूल गुणों को बरकरार रखने के लिए धूमकेतु का परिधीय स्थान आवश्यक था।

नए निष्कर्ष पिछले अवलोकनों से सहमत हैं जिनमें अंतरतारकीय धूमकेतु के अंदर कार्बन डाइऑक्साइड की प्रचुर मात्रा पाई गई थी। सुविधाओं का यह संयोजन एक ऑब्जेक्ट के अनुरूप है जो प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क के बाहर बनता है। प्रत्येक खोजा गया अणु एक ब्रह्मांडीय फिंगरप्रिंट की तरह काम करता है, जो उस ग्रह प्रणाली की भौतिक स्थितियों को प्रकट करता है जहां धूमकेतु का जन्म हुआ था।

टाइम कैप्सूल प्रारंभिक आकाशगंगा के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं

इंटरस्टेलर ऑब्जेक्ट टाइम कैप्सूल हैं जो उस वातावरण से सामग्री लाते हैं जहां अन्य ग्रह प्रणालियों का निर्माण हुआ है। 3I/ATLAS माप अंततः वैज्ञानिकों को इन कैप्सूलों को खोलने और उन भौतिक स्थितियों का निरीक्षण करने की अनुमति देते हैं जहां ये वस्तुएं उत्पन्न हुई थीं। ड्यूटेरियम की उपस्थिति उंगलियों के निशान के समान है, जो दर्शाती है कि धूमकेतु अनिवार्य रूप से किसके साथ पैदा हुआ था, साथ ही 10 अरब साल पहले आकाशगंगा कैसी थी, जब यह अब की तुलना में धातुओं में कम समृद्ध थी।

जैसे-जैसे आकाशगंगा की उम्र बढ़ी है, समय के साथ इसके बनने वाले धूमकेतुओं के प्रकार भी बदल गए हैं, और इसका मतलब है कि इससे बनने वाले ग्रहों के प्रकार भी बदल गए हैं। ये अंतरतारकीय धूमकेतु आवश्यक रूप से इसलिए दिलचस्प नहीं हैं कि वे क्या हैं या वे कैसे दिखते हैं, बल्कि इसलिए दिलचस्प हैं कि कैसे वे खगोलविदों को अतीत में देखने और यह पता लगाने की अनुमति देते हैं कि क्या अन्य प्रणालियों में ग्रह हमारे घर पर मौजूद ग्रहों की तरह दिखते हैं।

प्रौद्योगिकी और अवलोकन की सीमाएँ

अवलोकनों के लिए ALMA का उपयोग करना इस खोज के लिए मौलिक था। रेडियो दूरबीन पारंपरिक दूरबीनों की तुलना में सूर्य को अधिक निकट कोण पर इंगित कर सकती है। रेडियो टेलीस्कोप उच्च-ऊर्जा दृश्य प्रकाश या गर्मी के बजाय कम-ऊर्जा रेडियो तरंगों का पता लगाते हैं जो जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप जैसे टेलीस्कोप के ऑप्टिकल घटकों को नष्ट कर सकते हैं।

सूर्य के 203 मिलियन किलोमीटर के भीतर पहुंचने के तुरंत बाद टीम ने धूमकेतु का अध्ययन करने के लिए एएलएमए का उपयोग किया। यह दूरी धूमकेतु की बर्फ के ऊर्ध्वपातन और सौर ताप के कारण पता लगाने योग्य गैस बनने के लिए काफी करीब थी, जिससे माप के लिए आदर्श स्थितियाँ तैयार हुईं:

• अभूतपूर्व सांद्रता में विघटित जल का पता लगाना
• पहली बार इस आइसोटोप की पहचान किसी अंतरतारकीय वस्तु में की गई है
• धूमकेतु के पेरीहेलियन के कुछ दिनों बाद नवंबर में माप लिया गया
• डेटा अखंडता को संरक्षित करने के लिए रेडियो दूरबीनों का विशेष उपयोग
• पहले से ज्ञात कार्बन डाइऑक्साइड की प्रचुरता की पुष्टि

शोधकर्ताओं को साधारण पानी का पता चलने की उम्मीद थी, लेकिन प्रयोग में ऐसा नहीं मिला। इसका मतलब यह नहीं है कि 3I/ATLAS में साधारण पानी नहीं था, बस यह कि यह अवलोकनों की संवेदनशीलता से कम था। हालाँकि, साधारण पानी की अनुपस्थिति के बावजूद निर्जलित पानी का पता लगाने से तुरंत संकेत मिला कि 3I/ATLAS वास्तव में एक असामान्य वस्तु थी।

अंतरतारकीय अध्ययन के लिए भविष्य के दृष्टिकोण

यह संभावना नहीं है कि खगोलशास्त्री यह निर्धारित करने में सक्षम होंगे कि 3I/ATLAS किस ग्रह प्रणाली से आया है। खगोलीय पिंड सौर मंडल से ऐसे निशान छोड़े बिना दूर जाना जारी रखेगा जो सीधे उसके मूल की ओर ले जाते हैं। फिर भी, यह इस बारे में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान करेगा कि अन्य ग्रह प्रणालियाँ कैसे बनी और विकसित हुईं, जो ब्रह्मांड के सुदूर क्षेत्रों में खिड़कियां पेश करेंगी।

चिली में स्थित वेरा सी. रुबिन वेधशाला ने जून में अपनी पहली छवियां जारी कीं और उम्मीद है कि इससे अधिक बार अंतरतारकीय वस्तुओं का पता लगाया जा सकेगा। यह क्षमता सलाज़ार मंज़ानो और उनके सहयोगियों को यह निर्धारित करने की अनुमति देगी कि क्या 3I/ATLAS अपने प्रचुर पानी की प्रचुरता के कारण एक बाहरी है, या क्या अन्य समान धूमकेतुओं में समान संवर्धन होता है। वैज्ञानिक समुदाय तेजी से विकसित हो रहा है क्योंकि वह नए प्रश्न पूछना और इन दुर्लभ ब्रह्मांडीय आगंतुकों के बारे में भ्रमित करने वाले उत्तरों को समझना सीख रहा है।