खगोलविज्ञानी लगातार अप्रत्याशित के लिए आसमान की जांच करते हैं। वे नए विचारों को अपनाने के लिए तैयार हैं जो वर्षों के ज्ञान को बदल सकते हैं।
लेकिन नियम का एक अपवाद है: अर्थ 2.0 की खोज। यहां हम अप्रत्याशित नहीं, बल्कि अपेक्षित खोज करना चाहते हैं। हम अपने खुद के समान एक ग्रह खोजना चाहते हैं, हम इसे लगभग घर कह सकते हैं।
हालांकि, हम इन ग्रहों को बहुत अच्छी तरह से विस्तार से नहीं देख सकते हैं कि क्या सुस्वाद हरे पौधों और सभ्यताओं के साथ एक पानी की दुनिया, हम "पृथ्वी जैसा" ग्रह खोजने के लिए अप्रत्यक्ष तरीकों का उपयोग कर सकते हैं - एक समान द्रव्यमान वाला ग्रह और पृथ्वी की त्रिज्या।
केवल एक ही समस्या है: एक एक्सोप्लैनेट के द्रव्यमान को मापने की वर्तमान तकनीकें सीमित हैं। आज तक खगोलविद रेडियल वेग को मापते हैं - किसी तारे की कक्षा में छोटे-छोटे झटके, क्योंकि यह उसके एक्सोप्लेनेट के गुरुत्वीय खिंचाव से गुज़रा है - ग्रह-से-तारा द्रव्यमान अनुपात प्राप्त करने के लिए।
लेकिन यह देखते हुए कि अधिकांश एक्सोप्लैनेट को उनके पारगमन संकेत के माध्यम से पता लगाया जाता है - प्रकाश में डुबकी लगाता है क्योंकि एक ग्रह अपने मेजबान स्टार के सामने से गुजरता है - क्या यह बहुत अच्छा नहीं होगा यदि हम अकेले इस विधि के आधार पर इसके द्रव्यमान को माप सकते हैं? खैर, एमआईटी में खगोलविदों ने एक रास्ता खोज लिया है।
स्नातक छात्र जूलियन डी विट और मैकआर्थर फेलो सारा सीगर ने अकेले एक एक्सोप्लैनेट के ट्रांजिट सिग्नल का उपयोग करके द्रव्यमान का निर्धारण करने के लिए एक नई तकनीक विकसित की है। जब कोई ग्रह पारगमन करता है, तो तारा का प्रकाश ग्रह के वायुमंडल की एक पतली परत से होकर गुजरता है, जो तारे के प्रकाश की कुछ तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है। एक बार जब तारा पृथ्वी पर पहुंचता है तो उसे वायुमंडल की संरचना के रासायनिक उंगलियों के निशान के साथ अंकित किया जाएगा।
तथाकथित ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रम खगोलविदों को इन विदेशी दुनिया के वायुमंडल का अध्ययन करने की अनुमति देता है।
लेकिन यहाँ की कुंजी है: एक अधिक विशाल ग्रह एक मोटी वायुमंडल पर पकड़ कर सकता है। इसलिए सिद्धांत रूप में, एक ग्रह के द्रव्यमान को वायुमंडल, या अकेले ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रम के आधार पर मापा जा सकता है।
बेशक, यह एक से एक सहसंबंध नहीं है या हम इसे बहुत पहले समझ चुके होंगे। वायुमंडल की सीमा उसके तापमान और उसके अणुओं के वजन पर भी निर्भर करती है। हाइड्रोजन इतना हल्का है कि यह एक वातावरण से अधिक आसानी से फिसल जाता है, कहते हैं, ऑक्सीजन।
इसलिए डी विट ने एक मानक समीकरण से पैमाने की ऊंचाई का वर्णन करते हुए काम किया - ऊर्ध्वाधर दूरी जिस पर एक वायुमंडल का दबाव कम हो जाता है। दबाव कितना कम हो जाता है, यह ग्रह के तापमान, ग्रह के गुरुत्वाकर्षण बल (जैसे कि द्रव्यमान) और वायुमंडल के घनत्व पर निर्भर करता है।
मूल बीजगणित के अनुसार: इनमें से किसी भी तीन मापदंडों को जानने से हमें चौथे के लिए हल करने में मदद मिलेगी। इसलिए ग्रह का गुरुत्वाकर्षण बल, या द्रव्यमान, इसके वायुमंडलीय तापमान, दबाव प्रोफ़ाइल और घनत्व से प्राप्त किया जा सकता है - जो केवल एक ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रम में प्राप्त किया जा सकता है।
उनके पीछे सैद्धांतिक काम के साथ, डे विट और सीगर ने हॉट जुपिटर एचडी 189733 बी का उपयोग किया, एक केस स्टडी के रूप में पहले से ही स्थापित द्रव्यमान के साथ। उनकी गणना में समान द्रव्यमान माप (बृहस्पति के द्रव्यमान का 1.15 गुना) का पता चला है जो कि रेडियल वेग माप द्वारा प्राप्त किया गया है।
यह नई तकनीक अकेले उनके पारगमन डेटा के आधार पर एक्सोप्लैनेट के द्रव्यमान को चिह्नित करने में सक्षम होगी। जबकि हॉट जुपिटर नई तकनीक के लिए मुख्य लक्ष्य बने हुए हैं, डे विट और सीगर का लक्ष्य निकट भविष्य में पृथ्वी जैसे ग्रहों का वर्णन करना है। 2018 के लिए निर्धारित जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप के लॉन्च के साथ, खगोलविदों को बहुत छोटे दुनिया का द्रव्यमान प्राप्त करने में सक्षम होना चाहिए।
पेपर साइंस मैगज़ीन में प्रकाशित किया गया है और अब यहाँ बहुत लंबे रूप में डाउनलोड के लिए उपलब्ध है।
