खगोलविदों ने चिली में ALMA रेडियो टेलीस्कोप द्वारा एकत्र किए गए डेटा का विश्लेषण करके इंटरस्टेलर धूमकेतु 3I/ATLAS में एक असाधारण संरचना की खोज की है। नेचर एस्ट्रोनॉमी जर्नल में 23 अप्रैल को प्रकाशित शोध में अंतरतारकीय अंतरिक्ष से वस्तुओं में पहले कभी दर्ज नहीं की गई सांद्रता में निष्क्रिय पानी की पहचान की गई। धूमकेतु के सूर्य से 203 मिलियन किलोमीटर दूर से गुजरने के कुछ दिनों बाद नवंबर में अवलोकन किए गए, जिस समय बर्फ उर्ध्वपातित हो गई और पता लगाने योग्य हो गई।
किसी अंतरतारकीय वस्तु में ड्यूटेरियम का पहला पता लगाना
ड्यूटेरियम, हाइड्रोजन का एक दुर्लभ आइसोटोप जिसमें एक अतिरिक्त न्यूट्रॉन होता है, को पहली बार ALMA माप के माध्यम से एक अंतरतारकीय वस्तु में पहचाना गया है। ऑक्सीजन के साथ संयुक्त होने पर, यह ड्यूटेरेटेड पानी बनाता है, जिसे अर्ध-भारी पानी या एचडीओ भी कहा जाता है, जो सामान्य पानी से लगभग दोगुना भारी होता है। 3I/ATLAS में पाई गई प्रचुरता पृथ्वी के महासागरों में पाई गई सांद्रता से 40 गुना से अधिक है और सौर मंडल में धूमकेतुओं में पाई गई मात्रा से 30 गुना अधिक है।
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अध्ययन के प्रमुख लेखक और मिशिगन विश्वविद्यालय में डॉक्टरेट उम्मीदवार लुइस एडुआर्डो सालाज़ार मंज़ानो ने इस खोज की विशिष्टता पर प्रकाश डाला। ड्यूटेरियम संवर्धन आमतौर पर तब होता है जब अंतरतारकीय अंतरिक्ष में अत्यधिक ठंडे आणविक बादलों में पानी बनता है, अक्सर उस समय के दौरान जब अन्य सितारों के आसपास सौर मंडल की उत्पत्ति होती है। विश्लेषणों से संकेत मिलता है कि 3I/ATLAS गठन वातावरण में तापमान 30 केल्विन से नीचे था, जो शून्य से 243.14 डिग्री सेल्सियस के बराबर था।
विशेषताएं जो धूमकेतु की उत्पत्ति का खुलासा करती हैं
अंतरतारकीय धूमकेतु 11 अरब वर्ष पुराना हो सकता है, जो 4.5 अरब वर्ष पहले बने सौर मंडल से भी अधिक पुराना है। इसके भीतर फंसा पानी संभवतः इसके मेजबान तारे से पहले उत्पन्न हुआ था, लेकिन 3I/ATLAS का जन्म बाद में गैस और धूल की एक प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क से हुआ जो उस तारे के चारों ओर घूमती थी। शोधकर्ताओं का मानना है कि यह प्रणाली प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क के सबसे बाहरी क्षेत्रों में बनी और बनी रही, जिससे अरबों वर्षों तक इसकी प्रचुर मात्रा में पानी संरक्षित रहा।
उच्च तापमान रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से ड्यूटेरियम की मात्रा को कम कर देगा, इसलिए धूमकेतु का परिधीय स्थान इसके मूल गुणों को बरकरार रखने के लिए आवश्यक था। नए निष्कर्ष पिछले अवलोकनों से सहमत हैं जिनमें धूमकेतु के अंदर कार्बन डाइऑक्साइड की प्रचुर मात्रा पाई गई थी। विशेषताओं का यह संयोजन एक ऐसी वस्तु के अनुरूप है जो एक प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क के बाहर बनी है, जिसमें प्रत्येक ज्ञात अणु एक ब्रह्मांडीय फिंगरप्रिंट के रूप में कार्य करता है।
प्रारंभिक ब्रह्मांड के टाइम कैप्सूल
अंतरतारकीय वस्तुएं टाइम कैप्सूल के रूप में कार्य करती हैं जो उस वातावरण से सामग्री लाती हैं जहां अन्य ग्रह प्रणालियां बनी हैं। 3I/ATLAS माप वैज्ञानिकों को उन भौतिक स्थितियों का निरीक्षण करने की अनुमति देते हैं जहां ये वस्तुएं उत्पन्न हुई थीं। ड्यूटेरियम की उपस्थिति से पता चलता है कि धूमकेतु मूल रूप से किसके साथ पैदा हुआ था, साथ ही 10 अरब साल पहले आकाशगंगा कैसी थी, जब यह आज की तुलना में धातुओं में कम समृद्ध थी।
- पृथ्वी के महासागरों की तुलना में ड्यूटेरियम की सांद्रता 40 गुना अधिक पाई गई
- किसी अंतरतारकीय वस्तु में इस आइसोटोप की पहली पहचान की पुष्टि की गई है
- उत्पत्ति के दौरान निर्माण तापमान 30 केल्विन से कम
- धूमकेतु की अनुमानित आयु 11 अरब वर्ष तक है
- ड्यूटेरेटेड पानी और कार्बन डाइऑक्साइड की एक साथ उपस्थिति
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 के ग्रह सौर मंडल के ग्रहों से मिलते जुलते हैं।
अवलोकन प्रौद्योगिकी और क्षमताएं
ALMA रेडियो टेलीस्कोप इस खोज के लिए मौलिक था क्योंकि यह पारंपरिक दूरबीनों की तुलना में सूर्य को अधिक निकट कोण पर इंगित कर सकता 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 नुकसान पहुंचा सकते हैं। टीम ने धूमकेतु के सूर्य के करीब आने के तुरंत बाद उसका अध्ययन करने के लिए एएलएमए का उपयोग किया, जब सौर ताप के कारण बर्फ उर्ध्वपातित हो गई और पता लगाने योग्य गैस बन गई, जिससे माप के लिए आदर्श स्थिति पैदा हुई।
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 ड्यूटेरेटेड पानी का पता लगाने से तुरंत संकेत मिला कि 3I/ATLAS वास्तव में एक असामान्य वस्तु थी और सौर मंडल के ज्ञात धूमकेतुओं से अलग थी।
अंतरतारकीय वस्तुओं के साथ अनुसंधान का भविष्य
यह संभावना नहीं है कि खगोलशास्त्री यह निर्धारित करने में सक्षम होंगे कि 3I/ATLAS किस ग्रह प्रणाली से आया है, क्योंकि आकाशीय 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 बहुमूल्य जानकारी प्रदान करेगा कि अन्य ग्रह प्रणालियाँ कैसे बनी और विकसित हुईं। चिली में स्थित वेरा सी. रुबिन वेधशाला ने जून में अपनी पहली छवियां जारी कीं और उम्मीद है कि इससे अंतरतारकीय वस्तुओं का अधिक बार पता लगाया जा सकेगा, जिससे वैज्ञानिक समुदाय को यह निर्धारित करने की अनुमति मिलेगी कि क्या 3I/ATLAS एक बाहरी है या क्या अन्य समान धूमकेतुओं में समान ड्यूटेरियम संवर्धन होता है।