शनीच्या वस्तुमानासह भटकणाऱ्या ग्रहाचे अंतर आणि आकार आहे याची पुष्टी आकाशगंगेतील शास्त्रज्ञांनी केली आहे

खगोलशास्त्रज्ञांच्या एका आंतरराष्ट्रीय संघाने प्रथमच, आकाशगंगेत भटकणाऱ्या दुष्ट ग्रहाचे अचूक वस्तुमान आणि अंतर याची पुष्टी करून ऐतिहासिक शोध जाहीर केला आहे. यजमान तारा नसलेल्या वस्तूचे वस्तुमान पृथ्वीच्या अंदाजे 70 पट आहे, ते आपल्या सूर्यमालेतील शनि सारख्या श्रेणीमध्ये ठेवते. मे 2024 मध्ये केलेल्या समन्वित निरीक्षणांच्या मालिकेमुळे हे शोध शक्य झाले.

ही प्रगती खगोलशास्त्रातील एक मूलभूत पायरी दर्शवते, कारण अचूक मोजमापांमुळे खगोलीय पिंडाचे ग्रह म्हणून स्पष्टपणे वर्गीकरण करणे शक्य होते, ते तपकिरी बटू असण्याची शक्यता नाकारता येते, एक वस्तू जी महाकाय ग्रह आणि तारे यांच्या सीमेवर असते. पृथ्वीपासून सुमारे 9,950 प्रकाश-वर्षांवर स्थित, एकाकी ग्रह आपल्या आकाशगंगेच्या दाट मध्यवर्ती फुगवटाकडे प्रवास करतो.

संशोधन, ज्याचे परिणाम जर्नल सायन्समध्ये प्रकाशित झाले, जमिनीवर आधारित दुर्बिणींचे नेटवर्क आणि युरोपियन स्पेस एजन्सीच्या गैया उपग्रहाकडील माहितीसह अनेक स्त्रोतांकडून डेटा एकत्रित केला गेला. अधिकृतपणे KMT-2024-BLG-0792 आणि OGLE-2024-BLG-0516 म्हणून नियुक्त केलेल्या ऑब्जेक्टचे स्थान आणि भौतिक वैशिष्ट्ये अचूकपणे निर्धारित करण्यासाठी हे डेटा त्रिकोण महत्त्वपूर्ण होते.

एकाकी गॅस राक्षसची वैशिष्ट्ये

तपशीलवार विश्लेषणातून असे दिसून आले आहे की भटकणाऱ्या ग्रहाचे वस्तुमान गुरूपेक्षा अंदाजे 0.22 पटीने मोजले गेले आहे, जे त्याला गॅस जायंट श्रेणीमध्ये घट्टपणे ठेवते. हे उच्च-अचूक मापन दूरच्या ताऱ्यापासून प्रकाशाच्या विकृतीच्या वेळेचे आणि तीव्रतेचे विश्लेषण करून प्राप्त केले गेले, ही घटना गुरुत्वीय मायक्रोलेन्सिंग म्हणून ओळखली जाते.

त्याचे स्थान सुमारे 10,000 प्रकाश-वर्षे दूर असलेल्या गॅलेक्टिक डिस्कमध्ये ठेवते, ताऱ्यांची उच्च घनता असलेला प्रदेश, ज्यामुळे यासारख्या गडद वस्तू शोधणे हे एक महत्त्वपूर्ण तांत्रिक आव्हान बनते. मूळ तारा नसणे म्हणजे ग्रहाला कोणतीही बाह्य उष्णता प्राप्त होत नाही, परिणामी पृष्ठभागाचे तापमान अत्यंत कमी होते आणि पूर्णत: आतिथ्य वातावरण होते.

गुरुत्वीय मायक्रोलेन्सिंग पद्धत

बदमाश ग्रह शोधणे अत्यंत अवघड आहे कारण ते स्वतःचा प्रकाश सोडत नाहीत. गुरुत्वीय मायक्रोलेन्सिंग तंत्र हे त्यांना शोधण्याच्या काही मार्गांपैकी एक आहे. आइन्स्टाईनच्या सामान्य सापेक्षतेच्या सिद्धांतानुसार भाकीत केलेली ही घटना, जेव्हा एखादा ग्रहासारखा मोठा अग्रभागी वस्तू, निरीक्षकाच्या दृष्टिकोनातून, दूरच्या ताऱ्यासमोरून जातो तेव्हा घडते.

फोरग्राउंड ऑब्जेक्टचे गुरुत्वाकर्षण एका लेन्ससारखे कार्य करते, पार्श्वभूमीच्या ताऱ्यापासून प्रकाश वाकवते आणि तात्पुरते त्याची चमक वाढवते. KMT-2024-BLG-0792 इव्हेंटच्या बाबतीत, एकाकी ग्रहामुळे पार्श्वभूमीतील ताऱ्याच्या प्रकाश वक्र मध्ये मोजता येण्याजोगा विकृती निर्माण झाली, जी पृथ्वीवरील दुर्बिणीद्वारे रेकॉर्ड केली गेली.

या ब्राइटनेस ॲम्प्लीफिकेशनचा कालावधी आणि आकार शास्त्रज्ञांना लेन्स म्हणून काम करणाऱ्या वस्तूच्या वस्तुमानाची गणना करण्यास अनुमती देतात. वेगवेगळ्या ठिकाणांवरील अनेक निरीक्षणांच्या संयोजनामुळे ही गणना परिष्कृत करणे आणि वस्तुमान आणि अंतर व्हेरिएबल्स वेगळे करणे शक्य झाले.

जमीन आणि अवकाश यांच्यातील समन्वित निरीक्षणे

या अभूतपूर्व मोजमापाचे यश जागतिक सहकार्यावर अवलंबून होते. कोरिया मायक्रोलेन्सिंग टेलिस्कोप नेटवर्क (KMTNet) आणि ऑप्टिकल ग्रॅव्हिटेशनल लेन्सिंग एक्सपेरिमेंट (OGLE) सारख्या जमिनीवर आधारित दुर्बिणींचे नेटवर्क, आकाशगंगेच्या मध्यभागी असलेल्या लाखो ताऱ्यांचे सतत निरीक्षण करतात, या दुर्मिळ मायक्रोलेन्सिंग घटनांचा शोध घेतात.

आनंदी योगायोगाने, ESA चा Gaia उपग्रह, ज्याचे मुख्य ध्येय आकाशगंगेचा त्रिमितीय नकाशा बनवणे आहे, तो देखील कार्यक्रमादरम्यान आकाशाच्या त्याच प्रदेशाचे निरीक्षण करत होता. गैया पृथ्वीपासून खूप अंतरावर सूर्याभोवती प्रदक्षिणा घालत असताना, त्याने स्थलीय वेधशाळांच्या तुलनेत सुमारे दोन तासांच्या वेळेच्या फरकाने इव्हेंटची सर्वोच्च चमक पाहिली.

पॅरलॅक्स इफेक्ट म्हणून ओळखला जाणारा हा ऐहिक फरक रहस्य उलगडण्याची गुरुकिल्ली होती. पेकिंग युनिव्हर्सिटीच्या सुबो डोंग यांच्या नेतृत्वाखालील संशोधकांना ग्रहाचे वस्तुमान आणि अंतर दोन्ही स्वतंत्रपणे मोजण्याची परवानगी दिली, जे एकल-बिंदू निरीक्षणासह करणे अत्यंत कठीण आहे.

या सहकार्यामध्ये दक्षिण कोरिया, पोलंड, चीन आणि संपूर्ण युरोपमधील डझनभर शास्त्रज्ञ आणि संस्थांचा समावेश होता, ज्यांनी आधुनिक विज्ञानातील प्रगतीसाठी आंतरराष्ट्रीय सहकार्याचे महत्त्व दाखवून दिले.

बेघर ग्रहांची उत्पत्ती

भटक्या ग्रहांचे अस्तित्व ग्रहांच्या प्रणालींच्या निर्मिती आणि उत्क्रांतीबद्दल आकर्षक प्रश्न निर्माण करते. सर्वात स्वीकारल्या गेलेल्या सिद्धांतांपैकी एक असे सुचवितो की हे जग “अनाथ” आहेत, जे निर्मितीच्या गोंधळलेल्या अवस्थेत त्यांच्या मूळ सौर यंत्रणेतून बाहेर पडले आहेत. तरुण प्रणालीतील महाकाय ग्रहांमधील अस्थिर गुरुत्वाकर्षण परस्परसंवाद एक किंवा अधिक शरीरे सहजपणे आंतरतारकीय अवकाशात उडवू शकतात. कॉम्प्युटर सिम्युलेशन दर्शविते की बहुग्रहीय प्रणालींच्या उत्क्रांतीचा हा एक सामान्य परिणाम आहे, विशेषत: अस्थिर कक्षांमध्ये गॅस दिग्गज असलेल्या. आणखी एक गृहितक अशी आहे की हे ग्रह एकाकीपणे तयार होऊ शकतात, वायू आणि धूळ यांच्या लहान, दाट ढगांच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या संकुचिततेमुळे, तारा निर्मितीच्या समान प्रकारे, परंतु खूपच लहान प्रमाणात. या परिस्थितीमध्ये, अणु संलयन सुरू करण्यासाठी आणि तारा बनण्यासाठी सामग्रीच्या ढगात पुरेसे वस्तुमान नसेल, परिणामी एक मुक्त-तरंगणारा महाकाय ग्रह असेल. असे मानले जाते की या नव्याने सापडलेल्या वस्तूंसारख्या अधिक मोठ्या वस्तू बाहेर काढण्यापूर्वी प्रोटोप्लॅनेटरी डिस्क्समधून उद्भवल्या असाव्यात. त्यांच्या वैशिष्ट्यांचा अभ्यास केल्याने आकाशगंगेत यापैकी कोणती निर्मिती यंत्रणा सर्वात प्रबळ आहे याविषयी मॉडेल्स परिष्कृत करण्यास मदत होते.

आकाशगंगा आणि आइनस्टाइनच्या वाळवंटात भरपूर प्रमाणात असणे

डझनभर बदमाश ग्रह उमेदवार आधीच ओळखले गेले असले तरी, बहुतेकांकडे अचूक वस्तुमान मोजमाप नसल्यामुळे ते खरोखर ग्रह आहेत की लहान तपकिरी बौने आहेत याबद्दल संदिग्धता सोडली. हा नवीन शोध महत्त्वपूर्ण आहे कारण तो शनीच्या तुलनेत मध्यवर्ती वस्तुमान श्रेणीतील ज्ञानातील अंतर भरून काढतो, शोधण्याच्या स्पष्ट कमतरतेमुळे शास्त्रज्ञांनी “आइन्स्टाईनचे वाळवंट” असे टोपणनाव दिले आहे. या वस्तूची पुष्टी सूचित करते की या वस्तुमानाचे ग्रह पूर्वीच्या विचारापेक्षा अधिक सामान्य असू शकतात. आकाशगंगेतील भटक्या ग्रहांच्या एकूण लोकसंख्येचे सैद्धांतिक अंदाज वेगवेगळे आहेत, काही मॉडेल्सने असे भाकीत केले आहे की ते स्वत: ताऱ्यांपेक्षा जास्त असू शकतात, त्यांची संख्या अब्जावधी किंवा ट्रिलियन एकांत जगामध्ये आहे. प्रत्येक नवीन पुष्टी केलेला शोध, याप्रमाणे, हे अंदाज कमी करण्यात आणि आकाशगंगेत फिरणाऱ्या वस्तूंच्या लोकसंख्येची अधिक अचूक जनगणना तयार करण्यात मदत करते. आतापर्यंत पाहिलेले वस्तुमान वितरण पृथ्वी आणि गुरू यांच्यातील वस्तुमान असलेल्या जगाचा प्रसार दर्शविते आणि या “भटकणाऱ्या शनि” चे वैशिष्ट्य गॅलेक्टिक प्लॅनेटरी डेमोग्राफीची समज मजबूत करते.

निरीक्षणाचे तांत्रिक तपशील

KMT-2024-BLG-0792 इव्हेंटमध्ये एक उत्कृष्ट प्रकाश वक्र प्रदर्शित करण्यात आला, जो अद्वितीय गुरुत्वीय लेन्सचे वैशिष्ट्य आहे. अंतिम परिणामांमध्ये जास्तीत जास्त अचूकता सुनिश्चित करण्यासाठी डेटा मॉडेलिंगमध्ये सूक्ष्म प्रभावांचा समावेश होतो, जसे की पृथ्वीच्या परिभ्रमणामुळे होणारे दैनिक पॅरॅलॅक्स.

मागील शोधांशी तुलना

दुष्ट ग्रह उमेदवारांचे पूर्वीचे शोध अनेकदा वस्तुमान-अंतराच्या ऱ्हासाने ग्रस्त होते, जेथे एकाच निरीक्षणावर आधारित दोन पॅरामीटर्स वेगळे करणे अशक्य होते. यामुळे बरीच अनिश्चितता निर्माण झाली, अनेक वस्तू जवळपासचे ग्रह किंवा अधिक दूरचे तपकिरी बौने असण्याची शक्यता आहे.

या इव्हेंटमध्ये पॅरलॅक्सचे अचूक मापन या जगांच्या निश्चित पुष्टीकरणासाठी एक नवीन मानक सेट करते. हे गुरुत्वाकर्षण मायक्रोलेन्सिंगच्या क्षेत्रातील दीर्घकालीन अस्पष्टतेचे निराकरण करण्यासाठी अंतराळ मोहिमांसह मोठ्या-क्षेत्रातील भू-आधारित वेधशाळांना एकत्रित करण्याची प्रभावीता दर्शवते.

भटक्या ग्रह शिकारीचे भविष्य

पुढील दशकात अत्याधुनिक दुर्बिणीद्वारे चालविल्या जाणाऱ्या रॉग ग्रह शोधात क्रांतीचे वचन दिले आहे. NASA ची नॅन्सी ग्रेस रोमन स्पेस टेलिस्कोप, 2027 मध्ये लॉन्च होणार आहे, विशेषतः मोठ्या प्रमाणात मायक्रोलेन्सिंग सर्वेक्षण करण्यासाठी डिझाइन केलेली आहे. या वस्तूंचे पहिले भक्कम सांख्यिकीय नमुने प्रदान करून, तरंगत्या ग्रहांचे शेकडो, हजारो नाही तर ते शोधणे आणि त्यांचे वैशिष्ट्य करणे अपेक्षित आहे. त्याची इन्फ्रारेड संवेदनशीलता त्याला अभूतपूर्व स्पष्टतेसह आकाशगंगेच्या केंद्रातील सर्वात घनदाट आणि धुळीच्या प्रदेशात डोकावण्यास अनुमती देईल. शिवाय, चीनचे पृथ्वी 2.0 आणि जायंट मॅगेलन टेलिस्कोप सारख्या विशाल ग्राउंड-आधारित दुर्बिणीसारखे प्रकल्प, या शोधांना पूरक ठरतील, आणि सर्वात मनोरंजक लक्ष्यांचे वैशिष्ट्य अधिक सखोल करतील. पॅरालॅक्स मोजण्यासाठी ग्राउंड आणि स्पेस डेटा एकत्रित करण्याचे तंत्र, जे या अभ्यासात अग्रगण्य होते, ते एक नियमित साधन बनेल, जे आंतरतारकीय जागेत राहणाऱ्या जगाच्या अदृश्य लोकसंख्येच्या अभ्यासासाठी एक नवीन विंडो उघडेल.