जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) ने पृथ्वी से 280 प्रकाश वर्ष दूर स्थित गैस विशालकाय WASP-43 b की जलवायु के बारे में अभूतपूर्व विवरण प्रकट किया है। इस एक्सोप्लैनेट में अत्यधिक तापमान, रात के समय घने बादल और भूमध्यरेखीय हवाएं हैं जो लगभग 8,000 किमी/घंटा तक पहुंचती हैं। यह खोज सौर मंडल के बाहर वायुमंडल के अध्ययन में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतीक है।
विस्तृत अवलोकनों ने वैज्ञानिकों को इस दूर की दुनिया की जलवायु परिस्थितियों का नक्शा बनाने की अनुमति दी, जिसका आयाम बृहस्पति के समान है। WASP-43 b सूर्य से बुध की तुलना में बहुत कम दूरी पर अपने तारे की परिक्रमा करता है, और केवल 19.5 घंटों में एक चक्कर पूरा करता है। इस निकटता के परिणामस्वरूप आपके दिन और रात के गोलार्धों के बीच भारी विभाजन होता है।
स्थायी दिन और रात के बीच अत्यधिक विभाजन
WASP-43 b को “गर्म बृहस्पति” के रूप में वर्गीकृत किया गया है, एक प्रकार का बड़ा गैसीय एक्सोप्लैनेट जो अपने तारे के बेहद करीब होने के कारण तीव्र गर्मी का अनुभव करता है। इस प्रणाली की सबसे उल्लेखनीय स्थिति सिंक्रनाइज़ रोटेशन है। ग्रह हमेशा तारे के सामने एक ही तरफ रहता है, जिसके परिणामस्वरूप एक तरफ स्थायी रूप से रोशनी होती है और एक तरफ लगातार अंधेरा रहता है, जिससे पृथ्वी पर दिन और रात का नियमित परिवर्तन नहीं होता है।
दोनों गोलार्धों के बीच तापमान का अंतर उल्लेखनीय है। दिन का तापमान, स्थायी रूप से सीधे तारकीय विकिरण के संपर्क में आने पर, लगभग 1,250°C तक पहुँच जाता है। यह तापमान लोहे को उस बिंदु तक गर्म करने के लिए पर्याप्त है जहां इसे जाली बनाया जा सकता है। इसके विपरीत, रात्रि गोलार्ध, जो हमेशा छाया में रहता है, तापमान 600°C के आसपास रिकॉर्ड करता है।
यह जलवायु विषमता ग्रह के वायुमंडलीय व्यवहार को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। जेम्स वेब द्वारा लिए गए अवरक्त माप में दिन का किनारा अपेक्षाकृत उज्ज्वल दिखाई देता है, जो इसे प्राप्त होने वाले तीव्र विकिरण को दर्शाता है। नासा ने विश्लेषण जारी किया है जो इस बात को पुष्ट करता है कि यह थर्मल विभाजन WASP-43 b की वायुमंडलीय गतिशीलता को कैसे आकार देता है।
जेम्स वेब टेलीस्कोप ने माप के लिए अवरक्त प्रकाश का उपयोग किया
माप जेम्स वेब के एमआईआरआई (मिड-इन्फ्रारेड इंस्ट्रूमेंट) से किए गए थे, जो मध्य-इन्फ्रारेड रेंज में प्रकाश को कैप्चर करता है। इस उपकरण ने शोधकर्ताओं को तापमान, बादल आवरण की सीमा, जल वाष्प की उपस्थिति और वायुमंडलीय परिसंचरण का अनुमान लगाने की अनुमति दी। ग्रह द्वारा अपनी कक्षा पूरी करने के दौरान सिस्टम की चमक में बदलाव से डेटा प्राप्त किया गया था।
दूरबीन ने WASP-43 b की सीधी छवि नहीं बनाई। ग्रह की बड़ी दूरी, अपने मेजबान तारे की तुलना में इसका छोटा आकार और इसकी तारकीय चमक की निकटता प्रत्यक्ष अवलोकन को चुनौतीपूर्ण बनाती है। इसलिए, इसकी वायुमंडलीय विशेषताओं को समझने के लिए अप्रत्यक्ष अवलोकन विधियों का उपयोग किया गया था।
विश्लेषण ग्रह की कक्षा के दौरान सिस्टम द्वारा उत्सर्जित अवरक्त प्रकाश पर आधारित था। WASP-43 b के विभिन्न भागों ने जेम्स वेब का सामना किया, जिससे कुल देखी गई चमक में मापनीय भिन्नताएँ उत्पन्न हुईं। जब ग्रह का गर्म भाग दिखाई दिया, तो समग्र चमक बढ़ गई। जब अवलोकन क्षेत्र में रात्रि गोलार्ध की प्रधानता हुई, तो अवरक्त उत्सर्जन कम हो गया। इस तकनीक ने प्रत्येक क्षेत्र की विशेषताओं की तुलना करना संभव बना दिया।
अवलोकनों में 5 और 12 माइक्रोन के बीच तरंग दैर्ध्य को कवर किया गया, जो गर्म वस्तुओं द्वारा उत्सर्जित गर्मी के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है। इसके परिवेश में तापमान वितरण का एक मोटा नक्शा बनाने के लिए दूरबीन ने WASP-43 b की एक से अधिक पूर्ण कक्षाओं का अनुसरण किया।
- गर्मी का पता लगाना:अधिक गर्म पिंड अधिक अवरक्त विकिरण उत्सर्जित करते हैं।
- चमक विविधताएँ:अवरक्त उत्सर्जन में सूक्ष्म परिवर्तन से गर्मी, बादल अवरोध और परिसंचरण पैटर्न के क्षेत्रों का संकेत मिलता है।
- थर्मल मैपिंग:तापमान मानचित्र बनाने के लिए अनेक कक्षाओं पर नज़र रखना।
- मिरी उपकरण:मध्य-अवरक्त प्रकाश में अवलोकन के लिए आवश्यक।
घने बादल और 8,000 किमी/घंटा की सुपरसोनिक हवाएँ
WASP-43 b के रात्रिकालीन गोलार्ध में, जेम्स वेब डेटा इन्फ्रारेड में एक गहरे क्षेत्र को इंगित करता है। यह विशेषता बादलों की एक ऊंची, मोटी परत की उपस्थिति से जुड़ी है जो दूरबीन द्वारा देखे गए थर्मल उत्सर्जन में हस्तक्षेप करती है। सीधे तारों की रोशनी के बिना भी, रात का चेहरा पूरी तरह से ठंडा नहीं होता है। बहुत तेज़ हवाएँ प्रबुद्ध क्षेत्र से गर्मी का परिवहन करती हैं, जिससे ऊर्जा का कुछ हिस्सा ग्रह के चारों ओर पुनर्वितरित हो जाता है।
यह वैश्विक परिसंचरण एक्सोप्लैनेट के वातावरण के लिए महत्वपूर्ण है। यह गैसों को मिश्रित करता है और दो गोलार्धों को जोड़ता है, जो अध्ययन में उपयोग किए गए वायुमंडलीय मॉडल के अनुसार, दिन के पक्ष और रात के पक्ष को पूर्ण अलगाव में विकसित होने से रोकता है। गोलार्धों के बीच चमक में अंतर को समझाने के लिए अध्ययन में रात के समय बादलों की पहचान की गई एक प्रमुख तत्व है, क्योंकि वायुमंडलीय आवरण निचली परतों से थर्मल विकिरण को रोकता है।
विश्लेषण से पता चलता है कि यह ऊंची और घनी परत निचले वायुमंडल से थर्मल विकिरण के हिस्से को दूरबीन तक पहुंचने से रोकती है। इससे इन्फ्रारेड माप में रात का क्षेत्र ठंडा और गहरा दिखाई देता है। दिन के गोलार्ध में, वातावरण साफ़ दिखाई देता है और घने बादलों द्वारा समान अवरोध प्रदर्शित नहीं होता है, जो दोनों पक्षों के बीच जलवायु विषमता की पुष्टि करता है।
यह विभाजन दर्शाता है कि वैश्विक औसत WASP-43 b का पर्याप्त रूप से वर्णन नहीं करता है। स्थायी रूप से दिन और रात के क्षेत्र अलग-अलग वायुमंडलीय स्थितियाँ प्रस्तुत करते हैं। यद्यपि वे एक ही ग्रह से संबंधित हैं, ये गोलार्ध तीव्र विकिरण, गैस परिसंचरण और बादल निर्माण के विभिन्न संयोजनों द्वारा नियंत्रित होते हैं, जो प्रत्येक क्षेत्र में गर्मी देखने के तरीके को बदल देते हैं। जल वाष्प की उपस्थिति की भी पहचान की गई, जिससे वायुमंडलीय संरचना को चिह्नित करने और बादलों की ऊंचाई और गर्मी परिवहन के बारे में सुराग प्रदान करने में मदद मिली।
विश्लेषण से प्राप्त डेटा का एक और महत्वपूर्ण हिस्सा रात के समय माप में मीथेन की महत्वपूर्ण अनुपस्थिति है। यदि वातावरण में निरंतर और तेजी से मिश्रण न होता तो मीथेन के अणु कम तापमान पर अधिक मात्रा में दिखाई दे सकते थे। नासा के अनुसार, इस पता लगाने योग्य संचय की अनुमति देने के लिए वायुमंडलीय परिसंचरण बहुत तेज़ी से होता है। इससे लगभग 8,000 किमी/घंटा तक पहुंचने वाली बेहद तेज़ भूमध्यरेखीय हवाओं के अनुमान को समझाने में मदद मिलती है। ये हवाएँ पूर्व की ओर चलती हैं, गोलार्धों को जोड़ती हैं और वातावरण को स्थायी परिसंचरण में बनाए रखती हैं। मीथेन की अनुपस्थिति से पता चलता है कि प्रतिक्रियाएं, तापमान और वायुमंडलीय गतिविधियां एक साथ काम करती हैं, जिससे ठंडे क्षेत्रों में अपेक्षित रासायनिक संतुलन मुश्किल हो जाता है।
एक्सोप्लैनेट विज्ञान के लिए अध्ययन के निहितार्थ
WASP-43 b की जांच हबल और स्पिट्जर जैसी दूरबीनों द्वारा पहले ही की जा चुकी थी। हालाँकि, जेम्स वेब की संवेदनशीलता ने अवरक्त में अधिक विस्तार के साथ अवलोकन को सक्षम किया है, जिससे ग्रह की वैश्विक जलवायु की समझ में काफी विस्तार हुआ है। हाल के मापों, पिछले डेटा और त्रि-आयामी मॉडलों के संयोजन से शोधकर्ताओं को ग्रह के चारों ओर प्रकाश पक्ष, अंधेरे पक्ष और गैसों के संचलन को स्पष्ट रूप से अलग करने में मदद मिली।
यह अध्ययन पृथ्वी से खरबों किलोमीटर दूर दुनिया के वायुमंडल की जांच करने की वेब की उल्लेखनीय क्षमता को प्रदर्शित करता है। यह ग्रह की सतह के प्रत्यक्ष अवलोकन की आवश्यकता के बिना चमक में भिन्नता को माप सकता है, अणुओं का पता लगा सकता है और परिसंचरण पैटर्न का अनुमान लगा सकता है। WASP-43 b की छोटी कक्षीय अवधि ने भी अवलोकन को बढ़ावा दिया, क्योंकि ग्रह पृथ्वी के एक दिन से भी कम समय में एक चक्कर पूरा करता है, जिससे विभिन्न चरणों की त्वरित तुलना की अनुमति मिलती है।
ये माप एक्सोप्लैनेट वायुमंडल की व्याख्या करने के लिए उपयोग किए जाने वाले मॉडल के परीक्षण के लिए आवश्यक हैं। वे छोटे ग्रहों के भविष्य के विश्लेषण में भी योगदान दे सकते हैं, जिनमें चट्टानी दुनिया के करीब की विशेषताओं वाले ग्रह भी शामिल हैं। अवलोकन संबंधी आंकड़ों के अनुसार, WASP-43 b की जलवायु का सौर मंडल में कोई सीधा समानांतर नहीं है। यह हाइड्रोजन और हीलियम के प्रभुत्व वाले वातावरण में लोहे, घने बादलों से ढकी रातों और सुपरसोनिक हवाओं को बनाने के लिए पर्याप्त गर्मी को जोड़ती है, जिससे सौर मंडल के बाहर की दुनिया की विविधता के अध्ययन में बहुमूल्य जानकारी मिलती है।