प्रत्यक्ष इमेजिंग विधि क्या है?

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Exoplanet- शिकार विधियों पर हमारी श्रृंखला में नवीनतम किस्त में आपका स्वागत है। आज हम बहुत मुश्किल, लेकिन बहुत ही होनहार विधि से शुरू करते हैं जिसे डायरेक्ट इमेजिंग कहा जाता है।

पिछले कुछ दशकों में हमारे सौर मंडल से परे खोजे गए ग्रहों की संख्या में वृद्धि हुई है। 4 अक्टूबर, 2018 तक 2,887 ग्रह प्रणालियों में कुल 3,869 एक्सोप्लेनेट्स की पुष्टि की गई है, जिसमें 638 सिस्टम कई ग्रहों की मेजबानी कर रहे हैं। दुर्भाग्य से, सीमाओं के कारण खगोलविदों के साथ संघर्ष करने के लिए मजबूर किया गया है, इनमें से अधिकांश को अप्रत्यक्ष तरीकों का उपयोग करके पता लगाया गया है।

अब तक, केवल कुछ ही ग्रहों को खोजा जा सका है क्योंकि वे अपने सितारों की परिक्रमा करते हैं (उर्फ प्रत्यक्ष इमेजिंग)। अप्रत्यक्ष तरीकों की तुलना में चुनौती देते समय, यह विधि सबसे आशाजनक है जब यह एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल को चिह्नित करने की बात आती है। इस पद्धति का उपयोग करते हुए अब तक 82 ग्रहों में 100 ग्रहों की पुष्टि की गई है, और निकट भविष्य में कई और मिलने की उम्मीद है।

विवरण:

जैसा कि नाम से पता चलता है, प्रत्यक्ष इमेजिंग में सीधे एक्सोप्लैनेट की छवियों को कैप्चर करना शामिल है, जो कि अवरक्त तरंगदैर्ध्य पर किसी ग्रह के वायुमंडल से परावर्तित प्रकाश की खोज करके संभव है। इसका कारण यह है कि अवरक्त तरंगदैर्ध्य पर, एक तारा केवल एक परावर्तन करने वाले ग्रह की तुलना में लगभग 1 मिलियन गुना तेज होने की संभावना है, बजाय एक अरब गुना (जो आमतौर पर दृश्य तरंग दैर्ध्य पर मामला है)।

प्रत्यक्ष इमेजिंग के सबसे स्पष्ट लाभों में से एक यह है कि यह झूठी सकारात्मकता के लिए कम प्रवण है। जबकि ट्रांजिट विधि 40% मामलों में एक ग्रह प्रणाली (आवश्यक अनुवर्ती टिप्पणियों) को शामिल करने के लिए झूठे सकारात्मक के लिए प्रवण है, रेडियल वेग विधि का उपयोग कर पाए गए ग्रहों की पुष्टि की आवश्यकता होती है (इसलिए आमतौर पर इसे पारगमन विधि के साथ क्यों जोड़ा जाता है) । इसके विपरीत, डायरेक्ट इमेजिंग खगोलविदों को वास्तव में उन ग्रहों को देखने की अनुमति देता है जिन्हें वे खोज रहे हैं।

हालांकि इस पद्धति का उपयोग करने के अवसर दुर्लभ हैं, जहां भी प्रत्यक्ष प्रतिबंध लगाए जा सकते हैं, यह वैज्ञानिकों को ग्रह पर मूल्यवान जानकारी प्रदान कर सकता है। उदाहरण के लिए, किसी ग्रह के वायुमंडल से परिलक्षित स्पेक्ट्रा की जांच करके, खगोलविद इसकी संरचना के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्राप्त करने में सक्षम हैं। यह जानकारी संभावित रूप से रहने योग्य होने पर लक्षण वर्णन और निर्धारित करने के लिए आंतरिक है।

Fomalhaut b के मामले में, इस पद्धति ने खगोलविदों को ग्रह के प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क के साथ ग्रह की बातचीत के बारे में और जानने के लिए, ग्रह के द्रव्यमान पर जगह की कमी और बड़े पैमाने पर रिंग सिस्टम की उपस्थिति की पुष्टि करने की अनुमति दी। एचआर 8799 के मामले में, अपने एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल से परिलक्षित अवरक्त विकिरण की मात्रा (ग्रहों के गठन के मॉडल के साथ) ने ग्रह के द्रव्यमान का एक मोटा अनुमान प्रदान किया।

डायरेक्ट इमेजिंग उन ग्रहों के लिए सबसे अच्छा काम करती है जिनकी व्यापक परिक्रमा होती है और विशेष रूप से बड़े पैमाने पर (जैसे गैस दिग्गज)। यह उन ग्रहों का पता लगाने के लिए भी बहुत उपयोगी है जो "फेस-ऑन" पर लगाए गए हैं, जिसका अर्थ है कि वे पर्यवेक्षक के सापेक्ष स्टार के सामने पारगमन नहीं करते हैं। यह रेडियल वेग के लिए मानार्थ बनाता है, जो कि "किनारे पर" ग्रहों का पता लगाने के लिए सबसे प्रभावी है, जहां ग्रह अपने तारे के पारगमन करते हैं।

अन्य विधियों की तुलना में किसी स्टार के अस्पष्ट प्रभाव प्रकाश के कारण प्रत्यक्ष इमेजिंग कठिन है। दूसरे शब्दों में, किसी ग्रह के वायुमंडल से परावर्तित होने वाले प्रकाश का पता लगाना बहुत मुश्किल होता है जब उसका मूल तारा इतना चमकीला होता है। नतीजतन, वर्तमान तकनीक का उपयोग करके प्रत्यक्ष इमेजिंग के अवसर बहुत कम हैं।

अधिकांश भाग के लिए, ग्रहों को केवल इस पद्धति का उपयोग करके पता लगाया जा सकता है जब वे अपने सितारों से महान दूरी पर कक्षा लेते हैं या विशेष रूप से बड़े पैमाने पर होते हैं। जब यह स्थलीय (उर्फ "पृथ्वी जैसा") ग्रहों की खोज में आता है, तो यह बहुत सीमित हो जाता है, जो अपने तारे के करीब (जैसे कि उनके तारे के रहने योग्य क्षेत्र के भीतर) कक्षा में आते हैं। नतीजतन, यह विधि विशेष रूप से उपयोगी नहीं है जब यह संभावित-रहने योग्य एक्सोप्लैनेट्स की खोज करने के लिए आता है।

प्रत्यक्ष इमेजिंग सर्वेक्षण के उदाहरण:

इस तकनीक का उपयोग करके बनाई गई पहली एक्सोप्लेनेट का पता लगाने की शुरुआत 2004 के जुलाई में हुई थी, जब खगोलविदों के एक समूह ने यूरोपीय दक्षिणी वेधशाला (ईएसओ) वेरी लार्ज टेलीस्कोप एरे (वीएलटीए) का उपयोग एक ग्रह की छवि के लिए कई बार बृहस्पति के द्रव्यमान को 2M1207 के करीब से किया था - भूरा बौना पृथ्वी से लगभग 200 प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित है।

2005 में, आगे की टिप्पणियों ने इस एक्सोप्लैनेट की कक्षा 2M1207 के आसपास की पुष्टि की। हालांकि, कुछ लोगों को संदेह है कि यह "डायरेक्ट इमेजिंग" का पहला मामला था, क्योंकि भूरे रंग के बौने की कम चमक ने ग्रह की पहचान संभव बना दी थी। इसके अलावा, क्योंकि यह एक भूरे रंग के बौने की परिक्रमा करता है, जिससे कुछ लोगों ने तर्क दिया है कि गैस विशाल एक उचित ग्रह नहीं है।

2008 के सितंबर में, एक वस्तु को अपने मेजबान स्टार, 1RXS J1S929.1.1 210524 के आसपास 330 एयू के अलगाव के साथ imaged किया गया था - जो स्कॉर्पियस नक्षत्र में 470 प्रकाश वर्ष दूर स्थित है। हालांकि, यह 2010 तक नहीं था कि यह एक ग्रह और स्टार के एक साथी होने की पुष्टि की गई थी।

13 नवंबर, 2008 को, खगोलविदों की एक टीम ने घोषणा की कि उन्होंने हबल स्पेस टेलीस्कोप का उपयोग करके स्टार फ़ोमलहट की परिक्रमा करते हुए एक एक्सोप्लैनेट की छवियों को कैप्चर किया है। इस खोज को संभव बनाया गया था कि फ़ोमलहौत के आस-पास गैस और धूल की मोटी डिस्क, और तेज़ भीतरी किनारे की बदौलत, जो यह बताता है कि एक ग्रह ने अपने रास्ते से मलबा हटा दिया था।

हबल के साथ अनुवर्ती टिप्पणियों ने डिस्क की छवियों का उत्पादन किया, जिसने खगोलविदों को ग्रह का पता लगाने की अनुमति दी। एक अन्य योगदान कारक यह तथ्य है कि यह ग्रह, जो बृहस्पति का द्रव्यमान का दोगुना है, एक रिंग सिस्टम से घिरा हुआ है जो शनि के छल्ले से कई गुना अधिक मोटा है, जिसके कारण ग्रह दृश्य प्रकाश में काफी चमकता था।

उसी दिन, केके वेधशाला और मिथुन वेधशाला दोनों से दूरबीनों का उपयोग करने वाले खगोलविदों ने घोषणा की कि उन्होंने 3 ग्रहों एचआर 8799 की परिक्रमा की थी। इन ग्रहों, जिनका द्रव्यमान 10, 10, और 7 बार बृहस्पति से है, वे सभी अवरक्त में पाए गए थे। तरंग दैर्ध्य। यह इस तथ्य के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था कि एचआर 8799 एक युवा सितारा है और इसके चारों ओर के ग्रहों को अभी भी उनके गठन की गर्मी में से कुछ को बनाए रखने के लिए माना जाता है।

2009 में, 2003 तक वापस डेटिंग करने वाली छवियों के विश्लेषण से बीटा पिक्टोरिस की परिक्रमा करने वाले ग्रह के अस्तित्व का पता चला। 2012 में, मौना के वे ऑब्जर्वेटरी में सुबारू टेलीस्कोप का उपयोग करने वाले खगोलविदों ने लगभग 55 एयू की दूरी पर स्टार कप्पा एंड्रोमेडे की परिक्रमा करते हुए "सुपर-ज्यूपिटर" (12.8 बृहस्पति द्रव्यमान के साथ) की इमेजिंग की घोषणा की (नेप्च्यून से लगभग दो बार नेपच्यून की दूरी। रवि)।

अन्य उम्मीदवारों को वर्षों से पाया गया है, लेकिन अभी तक, वे ग्रहों के रूप में अपुष्ट बने हुए हैं और भूरे रंग के बौने हो सकते हैं। कुल में, 100 एक्सोप्लेनेट्स को प्रत्यक्ष इमेजिंग विधि (सभी पुष्ट एक्सोप्लैनेट्स का लगभग 0.3%) का उपयोग करके पुष्टि की गई है, और विशाल बहुमत गैस दिग्गज थे जो अपने सितारों से महान दूरी पर परिक्रमा करते थे।

हालांकि, यह निकट भविष्य में अगली पीढ़ी के दूरबीनों और अन्य प्रौद्योगिकियों के उपलब्ध होने के रूप में बदलने की उम्मीद है। इनमें तीस मीटर टेलीस्कोप (टीएमटी) और मैगलन टेलीस्कोप (जीएमटी) जैसे अनुकूली प्रकाशिकी से लैस ग्राउंड-आधारित टेलीस्कोप शामिल हैं। इनमें टेलीस्कोप भी शामिल हैं जो कोरोनोग्राफी पर निर्भर करते हैं (जैसे जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST), जहां टेलीस्कोप के अंदर एक उपकरण का उपयोग किसी तारे से प्रकाश को अवरुद्ध करने के लिए किया जाता है।

एक अन्य विधि जिसे विकसित किया जा रहा है, उसे de स्टारशेड ’के रूप में जाना जाता है, एक ऐसा उपकरण जो किसी तारे से प्रकाश को ब्लॉक करने से पहले ही उसे दूरबीन में प्रवेश करने के लिए तैनात करता है। एक्सोप्लैनेट की तलाश में एक अंतरिक्ष-आधारित दूरबीन के लिए, एक स्टारशेड एक अलग अंतरिक्ष यान होगा, जो स्टार खगोलविदों से स्टारलाइट को ब्लॉक करने के लिए सिर्फ सही दूरी और कोण पर स्थिति के लिए डिज़ाइन किया गया था।

स्पेस मैगज़ीन में हमारे यहाँ एक्सोप्लैनेट-हंटिंग के बारे में कई दिलचस्प लेख हैं। यहाँ ट्रांजिट विधि क्या है ?, रेडियल वेलोसिटी विधि क्या है ?, गुरुत्वाकर्षण गुरुत्वाकर्षण विधि क्या है?, और केपलर यूनिवर्स: सितारों की तुलना में हमारी आकाशगंगा में अधिक ग्रह।

खगोल विज्ञान कास्ट भी इस विषय पर कुछ दिलचस्प एपिसोड है। यहाँ एपिसोड 367: स्पिट्जर एक्सोप्लेनेट्स और एपिसोड 512 करता है: एक्सोप्लैनेट का डायरेक्ट इमेजिंग।

अधिक जानकारी के लिए, एक्सोप्लेनेट एक्सप्लोरेशन के बारे में नासा के पेज, एक्स्ट्रासोलर ग्रहों पर प्लैनेटरी सोसाइटी के पेज और नासा / कैलटेक एक्सोप्लैनेट आर्काइव की जाँच अवश्य करें।

सूत्रों का कहना है: