चित्र साभार: NASA
यदि दूर के तारे के आसपास के विदेशी खगोलविदों ने साढ़े चार अरब साल पहले युवा सूर्य का अध्ययन किया होता, तो क्या वे नव-निर्मित पृथ्वी के संकेतों को इस सहज पीले तारे की परिक्रमा करते हुए देख सकते थे? स्कॉट केनन (स्मिथसोनियन एस्ट्रोफिजिकल ऑब्जर्वेटरी) और बेंजामिन ब्रोमली (यूटा विश्वविद्यालय) के अनुसार, इसका उत्तर हां में है। इसके अलावा, उनके कंप्यूटर मॉडल का कहना है कि हम उन स्थानों का पता लगाने के लिए उन्हीं संकेतों का उपयोग कर सकते हैं जहां पृथ्वी के आकार के ग्रह वर्तमान में युवा दुनिया का गठन कर रहे हैं, जो एक दिन, अपने स्वयं के जीवन की मेजबानी कर सकते हैं।
केनयोन और ब्रोमली कहते हैं, नवजात पृथ्वी का पता लगाने की कुंजी, खुद ग्रह के लिए नहीं, बल्कि धूल की एक अंगूठी के लिए है जो तारे की परिक्रमा करती है जो स्थलीय (चट्टानी) ग्रह के निर्माण का एक फिंगरप्रिंट है।
"संभावना है, अगर वहाँ एक धूल की अंगूठी है, वहाँ एक ग्रह है," केयोन कहते हैं।
अच्छे ग्रह खोजने में कठिन हैं
हमारी सौर प्रणाली गैस और धूल की एक घूमती हुई डिस्क से बनती है, जिसे प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क कहा जाता है, जो युवा सूर्य की परिक्रमा करती है। हमारी आकाशगंगा में समान सामग्री पाई जाती है, इसलिए भौतिकी के नियम यह भविष्यवाणी करते हैं कि अन्य तारा प्रणालियाँ भी इसी तरह से ग्रहों का निर्माण करेंगी।
हालाँकि ग्रह आम हो सकते हैं, लेकिन उनका पता लगाना मुश्किल होता है क्योंकि वे बहुत अधिक चमकीले होते हैं और बहुत अधिक चमकीले तारे के करीब स्थित होते हैं। इसलिए, खगोल विज्ञानी अपने अस्तित्व के अप्रत्यक्ष सबूत की तलाश में ग्रहों की तलाश करते हैं। युवा ग्रह प्रणालियों में, वह साक्ष्य डिस्क में ही मौजूद हो सकता है, और ग्रह किस तरह से धूल भरी डिस्क को प्रभावित करता है, जिससे यह बनता है।
बड़े, बृहस्पति के आकार के ग्रहों में मजबूत गुरुत्वाकर्षण होता है। यह गुरुत्वाकर्षण धूल भरी डिस्क को दृढ़ता से प्रभावित करता है। एक एकल बृहस्पति डिस्क में एक अंगूठी के आकार का अंतर को साफ कर सकता है, डिस्क को गर्म कर सकता है, या धूल के संकेंद्रित स्वाथ्स का निर्माण कर सकता है जो डिस्क में एक पैटर्न को नाव की तरह से छोड़ देते हैं। एक विशाल ग्रह की उपस्थिति 350 मिलियन वर्ष पुराने स्टार वेगा के आसपास डिस्क में देखे जाने वाले पैटर्न की तरह समझा सकती है।
दूसरी ओर, छोटे आकार के पृथ्वी, कमजोर गुरुत्वाकर्षण के अधिकारी हैं। वे डिस्क को अधिक कमजोर रूप से प्रभावित करते हैं, जिससे उनकी उपस्थिति के अधिक सूक्ष्म संकेत निकल जाते हैं। वॉरप्स या वेक्स की तलाश करने के बजाय, केनियन और ब्रोमली यह देखने की सलाह देते हैं कि प्रकाश की अवरक्त (IR) तरंग दैर्ध्य पर स्टार सिस्टम कितना उज्ज्वल है। (इन्फ्रारेड प्रकाश, जिसे हम गर्मी के रूप में अनुभव करते हैं, प्रकाश तरंगदैर्ध्य के साथ हल्का होता है और दृश्य प्रकाश से कम ऊर्जा होती है।)
धूल रहित डिस्क वाले सितारे आईआर में बिना डिस्क वाले सितारों की तुलना में उज्जवल होते हैं। स्टार सिस्टम में जितनी अधिक धूल होती है, वह आईआर में उतना ही चमकदार होता है। केन्या और ब्रोमली ने दिखाया है कि खगोलविद न केवल एक डिस्क का पता लगाने के लिए आईआर चमक का उपयोग कर सकते हैं, बल्कि यह भी बता सकते हैं कि उस डिस्क के भीतर पृथ्वी के आकार का ग्रह कब बन रहा है।
"हम पहले धूल उत्पादन और संबंधित अवरक्त ज्यादतियों के अपेक्षित स्तरों की गणना करने वाले थे, और सबसे पहले यह प्रदर्शित करने के लिए कि स्थलीय ग्रह गठन धूल की नमूदार मात्रा का उत्पादन करता है," ब्रोमले कहते हैं।
ग्राउंड अप से ग्रह का निर्माण
ग्रह निर्माण का सबसे प्रचलित सिद्धांत ग्रहों को "जमीन से ऊपर" बनाने के लिए कहता है। जमावट सिद्धांत के अनुसार, एक प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क में चट्टानी पदार्थ के छोटे-छोटे टुकड़े आपस में टकराते और चिपकते हैं। हजारों वर्षों में, छोटे क्लंप बड़े और बड़े क्लंप में विकसित होते हैं, जैसे एक समय में एक स्नोमैन एक मुट्ठी भर बर्फ का निर्माण। आखिरकार, चट्टानी गुच्छे इतने बड़े हो जाते हैं कि वे पूर्ण विकसित ग्रह बन जाते हैं।
केनियन और ब्रोमली ने एक जटिल कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग करके ग्रह गठन की प्रक्रिया को मॉडल किया। वे "सीड" एक प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क के साथ एक बिलियन प्लैनेटिमल्स 0.6 मील (1 किलोमीटर) आकार में, सभी एक केंद्रीय तारे की परिक्रमा करते हैं, और उन बुनियादी अवयवों से ग्रह कैसे विकसित होते हैं, यह देखने के लिए समय में सिस्टम को आगे बढ़ाते हैं।
ब्रोमले कहते हैं, "हमने सिमुलेशन को उतना ही यथार्थवादी बनाया जितना कि हम अभी भी उचित समय में गणना को पूरा कर सकते हैं।"
उन्होंने पाया कि ग्रह गठन की प्रक्रिया उल्लेखनीय रूप से कुशल है। प्रारंभ में, ग्रह के बीच टक्कर कम वेग पर होती है, इसलिए टकराती हुई वस्तुएं विलीन हो जाती हैं और बढ़ती हैं। पृथ्वी-सूर्य की विशिष्ट दूरी पर, 1-किलोमीटर की वस्तुओं को 100-किलोमीटर (60-मील) की वस्तुओं में विकसित होने में केवल 1000 वर्ष लगते हैं। एक और 10,000 वर्ष 600 मील व्यास के प्रोटोप्लेनेट का उत्पादन करते हैं, जो कि 1200 मील व्यास के प्रोटोप्लानेट बनने के लिए अतिरिक्त 10,000 वर्षों में बढ़ते हैं। इसलिए, चंद्रमा के आकार की वस्तुएं लगभग 20,000 वर्षों में बन सकती हैं।
जैसे-जैसे डिस्क के भीतर प्लैनेटिमल्स बड़े और अधिक बड़े होते जाते हैं, उनका गुरुत्वाकर्षण मजबूत होता जाता है। एक बार जब कुछ वस्तुएं 600 मील के आकार तक पहुँच जाती हैं, तो वे शेष छोटी वस्तुओं की "हलचल" शुरू कर देती हैं। गुरुत्वाकर्षण, उच्च और उच्च गति के लिए चट्टान के छोटे, क्षुद्रग्रह के आकार के गुलेल को मारता है। वे इतनी तेजी से यात्रा करते हैं कि जब वे टकराते हैं, तो वे मर्ज नहीं करते हैं, वे स्पंदन करते हैं, एक दूसरे को हिंसक रूप से तोड़ते हैं। जबकि सबसे बड़े प्रोटोप्लैनेट बढ़ते रहते हैं, बाकी चट्टानी ग्रह एक दूसरे को धूल में पीसते हैं।
केनेन कहते हैं, "धूल वहीं बनाता है जहां ग्रह बन रहा है, अपने तारे से समान दूरी पर।" नतीजतन, धूल का तापमान इंगित करता है कि ग्रह कहां बन रहा है। शुक्र जैसी कक्षा में धूल पृथ्वी की कक्षा में धूल की तुलना में अधिक गर्म होगी, जो अपने तारे से शिशु ग्रह की दूरी का सुराग देती है।
डिस्क में सबसे बड़ी वस्तुओं का आकार धूल उत्पादन दर निर्धारित करता है। जब 600-मील प्रोटोप्लेनेट का गठन किया गया है, तो धूल की चोटियों की मात्रा।
"स्पिट्जर स्पेस टेलीस्कोप को ऐसी धूल की चोटियों का पता लगाने में सक्षम होना चाहिए," ब्रोमले कहते हैं।
वर्तमान में, केनयोन और ब्रोमली के स्थलीय ग्रह गठन मॉडल में सौर मंडल का केवल एक अंश शामिल है, जो कि शुक्र की कक्षा से पृथ्वी और मंगल के बीच की दूरी लगभग आधी है। भविष्य में, वे मॉडल का विस्तार करने की योजना बना रहे हैं ताकि सूर्य के करीब कक्षाओं में बुध के रूप में और मंगल के रूप में दूर हो सकें।
उन्होंने कुइपर बेल्ट-नेप्च्यून की कक्षा से परे छोटी, बर्फीली और चट्टानी वस्तुओं के क्षेत्र का गठन भी किया है। अगला तार्किक कदम बृहस्पति और शनि जैसे गैस दिग्गजों के गठन का मॉडल है।
"हम सौर प्रणाली के किनारों पर शुरू कर रहे हैं और आवक काम कर रहे हैं," केयोन मुस्कराहट के साथ कहते हैं। “हम बड़े पैमाने पर काम कर रहे हैं। क्विपर बेल्ट ऑब्जेक्ट की तुलना में पृथ्वी 1000 गुना अधिक विशाल है, और बृहस्पति पृथ्वी से 1000 गुना अधिक विशाल है। ”
"हमारा अंतिम लक्ष्य हमारे पूरे सौर मंडल के गठन और निर्माण को समझना है।" केनियन का अनुमान है कि एक दशक के भीतर उनका लक्ष्य प्राप्य है, क्योंकि कंप्यूटर की गति में वृद्धि जारी है, जिससे एक पूरे सौर मंडल के अनुकरण को सक्षम किया जा सकता है।
यह शोध 20 फरवरी, 2004 को द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स के अंक में प्रकाशित हुआ था। अतिरिक्त जानकारी और एनिमेशन ऑनलाइन उपलब्ध हैं http://cfa-www.harvard.edu/~kenyon/ पर।
कैम्ब्रिज, मास में मुख्यालय। हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स स्मिथसोनियन एस्ट्रोफिजिकल ऑब्जर्वेटरी और हार्वर्ड कॉलेज ऑब्जर्वेटरी के बीच एक संयुक्त सहयोग है। छह शोध प्रभागों में आयोजित CfA के वैज्ञानिकों ने ब्रह्मांड की उत्पत्ति, विकास और अंतिम भाग्य का अध्ययन किया।
मूल स्रोत: CfA समाचार रिलीज़
