जेम्स वेब टेलीस्कोप ने एक्सोप्लैनेट WASP-43 b पर 8,000 किमी/घंटा की रफ्तार वाली हवाओं और अत्यधिक गर्मी का पता लगाया

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप ने पृथ्वी से 280 प्रकाश वर्ष दूर स्थित गैस विशाल एक्सोप्लैनेट WASP-43 b के वातावरण के बारे में अभूतपूर्व डेटा दर्ज किया। अवलोकनों ने भूमध्यरेखीय हवाओं की पहचान की जो 8,000 किमी/घंटा तक पहुंचती हैं और आकाशीय पिंड के गोलार्धों के बीच अत्यधिक तापीय भिन्नता होती है। इस ग्रह का आकार बृहस्पति के बराबर है और यह अपने मेजबान तारे की परिक्रमा उस दूरी से कम दूरी पर करता है जो बुध को सूर्य से अलग करती है।

तारे से निकटता के कारण एक्सोप्लैनेट 19.5 घंटों में संपूर्ण अनुवाद पूरा कर लेता है। यह कक्षीय विन्यास ज्वारीय लॉकिंग उत्पन्न करता है, जिससे एक पक्ष स्थायी रूप से प्रकाशित रहता है और दूसरा निरंतर अंधकार में रहता है। अंतरिक्ष एजेंसी नासा ने इन्फ्रारेड डेटा के विश्लेषण का समन्वय किया, जिससे रात के समय घने बादलों की उपस्थिति और पूरे वातावरण में जल वाष्प वितरित होने का पता चला।

गैस विशाल की तापीय गतिकी और समकालिक घूर्णन

यह खगोलीय पिंड गर्म बृहस्पति की श्रेणी में आता है। ये विशाल गैसीय एक्सोप्लैनेट अपने तारों के बहुत करीब परिक्रमा करते हैं और उच्च स्तर का विकिरण प्राप्त करते हैं। WASP-43 b का समकालिक घूर्णन पृथ्वी पर दर्ज दिन और रात के चक्रों की घटना को रोकता है। एक गोलार्ध को तारों का प्रकाश निर्बाध रूप से प्राप्त होता है। विपरीत पक्ष अँधेरे में रहता है.

थर्मल माप ग्रह के दो हिस्सों के बीच एक उल्लेखनीय असमानता का संकेत देते हैं। दिन के समय गोलार्ध का तापमान 1,250°C के करीब पहुँच जाता है। ऊष्मा का यह स्तर वायुमंडलीय सतह पर लोहे को बनाने की अनुमति देता है। रात्रि पक्ष अपेक्षाकृत ठंडा होता है, थर्मामीटर लगभग 600°C दिखाता है।

तापमान की विषमता वैश्विक वायुमंडलीय संरचना को सीधे प्रभावित करती है। जेम्स वेब ने पता लगाया कि प्रकाशित पक्ष तीव्रता से अवरक्त विकिरण को प्रतिबिंबित करता है, जिससे सेंसर पर एक उज्ज्वल उपस्थिति दिखाई देती है। मौसम संबंधी बाधाओं के निर्माण के कारण अंधेरा पक्ष अलग-अलग विशेषताओं को बरकरार रखता है। ज़ोन के बीच ताप का अंतर ग्रहों के पैमाने पर गैसों की गति को संचालित करता है।

MIRI उपकरण अवरक्त प्रकाश में भिन्नता को पकड़ता है

वैज्ञानिकों ने मैपिंग करने के लिए दूरबीन से जुड़े मिड-इन्फ्रारेड इंस्ट्रूमेंट (MIRI) का इस्तेमाल किया। उपकरण मध्य-अवरक्त प्रकाश कैप्चर में काम करता है, जो गहरे अंतरिक्ष में गर्मी उत्सर्जन को रिकॉर्ड करने के लिए एक आदर्श रेंज है। टीम ने एक्सोप्लैनेट की एक से अधिक पूर्ण कक्षा के लिए स्टार सिस्टम की निगरानी की।

280 प्रकाश वर्ष की दूरी और मेजबान तारे के कारण होने वाली चकाचौंध के कारण WASP-43 b की सीधी छवियां खींचना असंभव हो जाता है। शोधकर्ताओं ने इस तकनीकी सीमा को दूर करने के लिए चरण वक्र तकनीक लागू की। इस विधि में ग्रह के तारे के चारों ओर घूमने पर सिस्टम की कुल चमक में परिवर्तन को मापना शामिल है।

जब WASP-43 b का गर्म गोलार्ध लेंस के सामने आया तो दूरबीन द्वारा कैप्चर की गई चमक बढ़ गई। जब रात्रि पक्ष ने सामने की स्थिति ग्रहण की तो अवरक्त उत्सर्जन आनुपातिक रूप से गिर गया। इन दोलनों को लगातार पढ़ने से वायुमंडल का त्रि-आयामी थर्मल मानचित्र तैयार हुआ।

डेटा संग्रह 5 से 12 माइक्रोन के बीच की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर हुआ। यह अवलोकन विंडो गैसों की रासायनिक संरचना और तापमान के बारे में सटीक विवरण प्रदान करती है। कार्यप्रणाली प्रक्रिया में कठोर अंशांकन चरण शामिल थे:

• तारा प्रणाली द्वारा उत्सर्जित अवरक्त विकिरण की निरंतर निगरानी।
• 19.5 घंटे के अनुवाद के दौरान चमक में गिरावट और शिखर की रिकॉर्डिंग।
• तारे की चमक के संबंध में ग्रह द्वारा परावर्तित प्रकाश का अलगाव।
• ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से रासायनिक हस्ताक्षरों की पहचान।

इन तकनीकों के संयुक्त अनुप्रयोग से वातावरण में विशिष्ट तत्वों की पहचान करना संभव हो गया। विश्लेषण किए गए स्पेक्ट्रा में जल वाष्प स्पष्ट रूप से दिखाई दिया, जो बादल संरचनाओं की ऊंचाई को ट्रैक करने के लिए एक मार्कर के रूप में कार्य करता है।

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मीथेन और उच्च गति वाली भूमध्यरेखीय हवाओं की अनुपस्थिति

रात्रिकालीन गोलार्ध के विश्लेषण से इन्फ्रारेड रीडिंग में काफी गहरे क्षेत्र का पता चला। डेटा उच्च ऊंचाई पर बादलों की एक मोटी परत के अस्तित्व की ओर इशारा करता है। यह मौसम संबंधी गठन वायुमंडल की निचली परतों से थर्मल विकिरण को रोकता है। यह घटना एमआईआरआई उपकरण द्वारा पता लगाए गए ताप उत्सर्जन में गिरावट की व्याख्या करती है।

ऊर्जा हस्तांतरण प्रणाली के कारण अंधेरा पक्ष पूर्ण ठंड तक नहीं पहुंचता है। सुपरसोनिक हवाएँ अत्यधिक गर्म हवा को दिन के गोलार्ध से रात के क्षेत्र की ओर ले जाती हैं। भूमध्यरेखीय क्षेत्र में इन वायु धाराओं की गति 8,000 किमी/घंटा तक पहुँच जाती है। निरंतर प्रवाह ग्रह के दोनों किनारों पर थर्मल इन्सुलेशन को रोकता है।

वायुमंडल की रासायनिक संरचना ने हवा की गति का निश्चित प्रमाण प्रदान किया। सैद्धांतिक मॉडल ने संकेत दिया कि रात के समय, जहां तापमान 600 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाता है, मीथेन प्रचुर मात्रा में बनना चाहिए। जेम्स वेब ने अवलोकनों में इस गैस की महत्वपूर्ण मात्रा का पता नहीं लगाया।

मीथेन की कमी इसलिए होती है क्योंकि वायुमंडलीय परिसंचरण में गैसें बहुत तेजी से मिश्रित होती हैं। दिन की ओर से कार्बन मोनोऑक्साइड से भरपूर गर्म हवा, तेज गति से अंधेरे गोलार्ध पर आक्रमण करती है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं में कार्बन को मीथेन में बदलने के लिए पर्याप्त समय नहीं होता है, इससे पहले कि हवाएं वायु द्रव्यमान को वापस रोशनी वाले क्षेत्र में खींच ले जाएं। गतिशीलता WASP-43 बी में जलवायु की तीव्रता को साबित करती है।

नई दुनिया के मानचित्रण के लिए अवलोकनों का प्रभाव

हबल और स्पिट्जर दूरबीनों द्वारा किए गए प्रारंभिक अवलोकनों के बाद एक्सोप्लैनेट WASP-43 b को पहले से ही खगोलीय कैटलॉग में शामिल किया गया था। पिछले उपकरणों ने खगोलीय पिंड के अस्तित्व की पुष्टि की है और इसकी कक्षा का बुनियादी अनुमान प्रदान किया है। जेम्स वेब के शोध में प्रवेश ने अंतरिक्ष अन्वेषण में डेटा रिज़ॉल्यूशन को अभूतपूर्व स्तर तक बढ़ा दिया।

उच्च परिशुद्धता के साथ ग्रहों के उत्सर्जन से तारों के प्रकाश को अलग करने की क्षमता आधुनिक खगोल विज्ञान में उपयोग किए जाने वाले गणितीय मॉडल को मान्य करती है। शोधकर्ता अब भौतिक जांच की आवश्यकता के बिना जटिल वायुमंडल के व्यवहार की भविष्यवाणी कर सकते हैं। तारों के नजदीक गैस दिग्गजों का अध्ययन पता लगाने वाले उपकरणों में सुधार के लिए एक प्रयोगशाला के रूप में कार्य करता है।

WASP-43 b के विश्लेषण के दौरान परिष्कृत तकनीकों को छोटे चट्टानी ग्रहों की खोज के लिए लागू किया जाएगा। खरबों किलोमीटर दूर लक्ष्य पर पानी के अणुओं की पहचान करना और हवाओं को मापना वर्तमान उपकरणों की संवेदनशीलता को प्रदर्शित करता है। सौर मंडल में समान जलवायु विशेषताओं वाला कोई भी ग्रह नहीं है।

अत्यधिक गर्मी, ज्वारीय लॉकिंग, सुपरसोनिक हवाओं और अपारदर्शी बादलों का संयोजन एक अद्वितीय वायुमंडलीय वातावरण बनाता है। हाइड्रोजन और हीलियम हवा की संरचना पर हावी हैं, जबकि तारकीय विकिरण वैश्विक तूफानों की लय तय करता है। एक्सोप्लैनेट की निरंतर मैपिंग ग्रह प्रणालियों के गठन और विकास पर डेटाबेस का विस्तार करती है।