बिहाइंड द सीन्स: द मेकिंग ऑफ "फर्स्ट ब्राउन ड्वार्फ सरफेस मैप - स्पेस मैगजीन

अब तक, आपने शायद सुना होगा कि खगोलविदों ने भूरे रंग के बौने के लिए पहला वैश्विक मौसम मानचित्र तैयार किया है। (यदि आप नहीं करते हैं, तो आप यहां कहानी पा सकते हैं।) क्या आप भी घन मॉडल या भूरे रंग के बौने लुहमैन 16B की सतह का ओरिगेमी गुब्बारा मॉडल बना सकते हैं जो शोधकर्ताओं ने (यहां) प्रदान किया है।

चूंकि मेरी एक टोपी मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोनॉमी में सार्वजनिक सूचना अधिकारी की है, जहां अधिकांश मानचित्र-निर्माण हुआ था, मैं परिणाम के बारे में एक प्रेस विज्ञप्ति लिखने में शामिल था। लेकिन एक पहलू जो मुझे विशेष रूप से दिलचस्प लगा, वह है वहां बहुत अधिक कवरेज नहीं मिला। यह है कि यह विशेष रूप से अनुसंधान का एक अच्छा उदाहरण है कि इन दिनों कितनी तेजी से पुस्तक खगोल विज्ञान हो सकती है, और, आमतौर पर, यह दर्शाता है कि खगोलीय अनुसंधान कैसे काम करता है। तो यहाँ पीछे के दृश्य दिखते हैं - यदि आप पहले भूरे रंग के बौने सतह के नक्शे पर (दाईं ओर छवि देखें) - तो आप एक बना देंगे।

अन्य विज्ञानों की तरह, यदि आप एक सफल खगोलशास्त्री बनना चाहते हैं, तो आपको कुछ नया करने की जरूरत है, और जो पहले हो चुका है, उससे आगे जाएं। कि, आखिरकार, नए परिणाम क्या हैं। कभी-कभी, ऐसी प्रगति बड़ी दूरबीनों द्वारा संचालित होती है और अधिक संवेदनशील उपकरण उपलब्ध हो रहे हैं। कभी-कभी, यह प्रयास और धैर्य के बारे में होता है, जैसे कि बड़ी संख्या में वस्तुओं का सर्वेक्षण करना और आपके द्वारा जीते गए डेटा से निष्कर्ष निकालना।

सरलता एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। लगातार बढ़ते टूल बॉक्स में उपकरण के रूप में खगोलविदों द्वारा विकसित दूरबीनों, उपकरणों और विश्लेषणात्मक तरीकों के बारे में सोचें। नए परिणाम प्राप्त करने का एक तरीका यह है कि इन उपकरणों को नए तरीकों से जोड़ा जाए, या उन्हें नई वस्तुओं पर लागू किया जाए।

यही कारण है कि हमारा शुरुआती दृश्य खगोल विज्ञान में कुछ खास नहीं है: यह इयान क्रॉसफील्ड, मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोनॉमी के पोस्ट-डॉक्टरल शोधकर्ता, और मार्च 2013 की शुरुआत में कई सहयोगियों (संस्थान निदेशक थॉमस हेनिंग सहित) को दर्शाता है। तारकीय सतहों को मैप करने की एक विशेष विधि को उन वस्तुओं के एक वर्ग पर लागू करना है जो पहले कभी इस तरह से मैप नहीं किए गए थे।

विधि को डॉपलर इमेजिंग कहा जाता है। यह इस तथ्य का उपयोग करता है कि एक घूर्णन स्टार से प्रकाश को आवृत्ति में थोड़ा स्थानांतरित किया जाता है क्योंकि स्टार घूमता है। जैसे-जैसे तारकीय सतहों के अलग-अलग हिस्से, स्टार के घूमने से फुसफुसाते हैं, फ़्रीक्वेंसी शिफ्ट्स अलग-अलग होती हैं, जहां पर प्रकाश उत्सर्जक क्षेत्र स्टार पर स्थित होता है। इन व्यवस्थित रूपांतरों से, तारकीय सतह के एक अनुमानित मानचित्र को फिर से संगठित किया जा सकता है, जो गहरे और चमकीले क्षेत्रों को दर्शाता है। सतह के विवरणों को समझने के लिए सबसे बड़े वर्तमान दूरबीनों के लिए सितारे बहुत अधिक दूर हैं, लेकिन इस तरह, एक सतह मानचित्र को अप्रत्यक्ष रूप से फिर से बनाया जा सकता है।

यह विधि अपने आप में नई नहीं है। 1950 के दशक के उत्तरार्ध में मूल अवधारणा का आविष्कार किया गया था, और 1980 के दशक ने चमकीले, धीरे-धीरे घूमते सितारों के कई अनुप्रयोगों को देखा, खगोलविदों के साथ डॉपलर इमेजिंग का उपयोग करके उन सितारों के स्पॉट (एक तारकीय सतह पर गहरे पैच; सन स्पॉट्स के लिए स्थिर एनालॉग) का उपयोग किया।

क्रॉसफ़ील्ड और उनके सहकर्मी सोच रहे थे: क्या इस पद्धति को एक भूरे रंग के बौने पर लागू किया जा सकता है - ग्रह और तारे के बीच एक मध्यस्थ, जो ग्रह से अधिक विशाल है, लेकिन परमाणु संलयन के लिए अपर्याप्त द्रव्यमान के साथ वस्तु के कोर में प्रज्वलित करने के लिए, यह एक तारे में बदल जाता है? अफसोस की बात है कि कुछ त्वरित गणनाओं, जो वर्तमान दूरबीनों और उपकरणों को ध्यान में रखते हुए और साथ ही ज्ञात भूरे रंग के बौनों के गुणों को भी नहीं कर सकती हैं, ने दिखाया कि यह काम नहीं करेगा।

उपलब्ध लक्ष्य बहुत फीके थे, और डॉपलर इमेजिंग को बहुत सारी रोशनी की आवश्यकता होती है: एक के लिए क्योंकि आपको स्पेक्ट्रम के असंख्य रंगों में उपलब्ध प्रकाश को विभाजित करने की आवश्यकता होती है, और यह भी क्योंकि आपको कई अलग-अलग बल्कि छोटे माप लेने की आवश्यकता होती है - आखिरकार, आपको समय के साथ डॉपलर प्रभाव के कारण होने वाली सूक्ष्म आवृत्ति बदलाव की निगरानी करने की आवश्यकता है।

अब तक, इतना साधारण। पूरी तरह से नए प्रकार की टिप्पणियों को कैसे बनाया जाए, इसकी ज्यादातर चर्चा शायद इस निष्कर्ष पर पहुंचती है कि यह नहीं किया जा सकता है - या नहीं किया जा सकता अभी तक। लेकिन इस मामले में, खगोलीय प्रगति के एक और चालक ने एक उपस्थिति बनाई: नई वस्तुओं की खोज।

11 मार्च को, पेन स्टेट यूनिवर्सिटी के एक खगोल विज्ञानी केविन लुहमान ने एक महत्वपूर्ण खोज की घोषणा की: नासा के वाइड-फील्ड इन्फ्रारेड सर्वे एक्सप्लोरर (WISE) के डेटा का उपयोग करते हुए, उन्होंने दो भूरे रंग के बौनों की प्रणाली की पहचान की थी जो एक दूसरे की परिक्रमा करते थे। उल्लेखनीय रूप से, यह प्रणाली पृथ्वी से मात्र 6.5 प्रकाश वर्ष की दूरी पर थी। केवल अल्फा सेंटौरी तारा प्रणाली और बरनार्ड का तारा पृथ्वी की तुलना में अधिक निकट हैं। वास्तव में, बरनार्ड का तारा पिछली बार एक वस्तु की खोज की गई थी जो हमारे सौर मंडल के करीब थी - और यह खोज 1916 में की गई थी।

आधुनिक खगोलविदों को तड़क-भड़क वाले नामों के साथ आने के लिए नहीं जाना जाता है, और नई वस्तु, जिसे WISE J104915.57-531906.1 नामित किया गया था, कोई अपवाद नहीं था। निष्पक्ष होने के लिए, यह वास्तविक नाम नहीं है; यह आकाश में सिस्टम के निर्देशांक के साथ खोज उपकरण WISE का संयोजन है। बाद में, सिस्टम के लिए वैकल्पिक पदनाम "Luhman 16AB" प्रस्तावित किया गया था, क्योंकि यह 16 था^वें बाइनरी सिस्टम की खोज केविन लुहमैन ने की, जिसमें ए और बी बाइनरी सिस्टम के दो घटकों को दर्शाते हैं।

इन दिनों, इंटरनेट खगोलीय समुदाय को नई खोजों की तत्काल पहुँच प्रदान करता है जैसे ही वे घोषणा करते हैं। कई, शायद अधिकांश खगोलविद अपने कार्य दिवस की शुरुआत एस्ट्रो-पीएच के ज्योतिषीय खंड, एस्ट्रो, वैज्ञानिक पत्रों के एक अंतरराष्ट्रीय भंडार में हाल ही में प्रस्तुतियाँ करके करते हैं। कुछ अपवादों के साथ - कुछ जर्नल कम से कम कुछ समय के लिए अनन्य प्रकाशन अधिकारों पर जोर देते हैं - यह वह जगह है, जहां ज्यादातर मामलों में, खगोलविदों को अपने सहयोगियों के नवीनतम शोध पत्रों की पहली झलक मिलेगी।

Luhman ने 11 मार्च को एस्ट्रो-ph पर अपने सूर्य से 2 पारसेक पर एक बाइनरी ब्राउन बौने का डिस्कवरी पेपर प्रकाशित किया। क्रॉसफील्ड और एमपीआईए के उनके सहयोगियों के लिए, यह एक गेम-चेंजर था। अचानक, यहां एक भूरे रंग का बौना था जिसके लिए डॉपलर इमेजिंग गर्भ धारण कर सकती थी, और एक भूरे रंग के बौने के पहले सतह के नक्शे का उत्पादन कर सकती थी।

हालाँकि, यह अभी भी दुनिया की सबसे बड़ी दूरबीनों में से एक की रोशनी इकट्ठा करने की शक्ति को ले जाएगा, और इस तरह की दूरबीनों पर अवलोकन का समय उच्च मांग में है। क्रॉसफील्ड और उनके सहयोगियों ने फैसला किया कि वे आवेदन करने से पहले एक और परीक्षण लागू करने की आवश्यकता है। डॉपलर इमेजिंग के लिए उपयुक्त कोई भी वस्तु कभी भी इतनी तेजी से झिलमिलाती है, जिससे थोड़ा चमकीला और गहरा हो जाता है क्योंकि यह चमकीले या गहरे सतह वाले क्षेत्रों को देखने में बदल जाता है। क्या लुहमैन 16 ए या 16 बी झिलमिलाहट - खगोलविद-भाषण में: क्या उनमें से एक, या शायद दोनों, उच्च परिवर्तनशीलता दिखाते हैं?

खगोल विज्ञान अपने समय के तराजू के साथ आता है। इंटरनेट के माध्यम से संचार तेज है। लेकिन अगर आपके पास एक नया विचार है, तो आमतौर पर, आप अपने टेलीस्कोप को गिरने और उसके अनुसार इंगित करने के लिए रात का इंतजार नहीं कर सकते। आपको एक अवलोकन प्रस्ताव स्वीकार करने की आवश्यकता है, और इस प्रक्रिया में समय लगता है - आम तौर पर आपके प्रस्ताव और वास्तविक टिप्पणियों के बीच आधे साल से एक वर्ष के बीच। इसके अलावा, आवेदन कुछ भी है लेकिन एक औपचारिकता है। यूरोपियन सदर्न ऑब्जर्वेटरीज़ वेरी लार्ज टेलीस्कोप या हबल जैसे स्पेस टेलीस्कोप जैसी बड़ी सुविधाओं के लिए आमतौर पर 5 बार से अधिक के लिए आवेदन प्राप्त होते हैं जो वास्तव में उपलब्ध समय का अवलोकन करते हैं।

लेकिन एक शॉर्ट-कट - विशेष रूप से होनहार या समय-महत्वपूर्ण अवलोकन परियोजनाओं के लिए एक रास्ता बहुत तेजी से पूरा किया जाना है। इसे "निर्देशक के विवेकशील समय" के रूप में जाना जाता है, वेधशाला के निदेशक के रूप में - या एक डिप्टी - अपने विवेक पर समय के अवलोकन के इस हिस्से को वितरित करने के हकदार हैं।

2 अप्रैल को, बेथ बिलर, एक और MPIA पोस्ट-डॉक्टर (वह अब एडिनबर्ग विश्वविद्यालय में है), ने MPG / ESO में निदेशक के विवेकाधीन समय के लिए आवेदन किया, जो कि ESO की चिली में ESO की ला लीला वेधशाला में 2.2 मी दूरबीन है। उसी दिन प्रस्ताव को मंजूरी दी गई थी।

बिलर का प्रस्ताव लुहमैन 16A और 16B का अध्ययन एक उपकरण के साथ किया गया था जिसे GROND कहा जाता है। गामा किरण के फटने के रूप में ज्ञात शक्तिशाली, दूर के विस्फोटों के अध्ययन के लिए उपकरण विकसित किया गया था। साधारण खगोलीय पिंडों के साथ, खगोलविद अपना समय ले सकते हैं। ये वस्तुएं कुछ घंटों में बहुत अधिक नहीं बदल जाएंगी, एक खगोलशास्त्री अवलोकन करता है, पहले एक फिल्टर का उपयोग करके तरंग दैर्ध्य की एक सीमा पर कब्जा करता है (सोचें "एक रंग की रोशनी"), फिर दूसरी तरंगदैर्ध्य रेंज के लिए एक और फिल्टर। (खगोलीय चित्र आमतौर पर एक समय में - तरंग दैर्ध्य की एक सीमा - एक रंग पर कब्जा कर लेते हैं। यदि आप एक रंग छवि को देखते हैं, तो यह आमतौर पर टिप्पणियों की एक श्रृंखला का परिणाम होता है, एक समय में एक रंग फ़िल्टर।)

गामा किरण फट और अन्य क्षणिक घटनाएं अलग हैं। उनके गुणों को मिनटों के समय के पैमाने पर बदल सकते हैं, लगातार टिप्पणियों के लिए समय नहीं छोड़ सकते हैं। यही कारण है कि ग्रोंड सात अलग-अलग रंगों के एक साथ अवलोकन की अनुमति देता है।

बिलर ने लुडमैन 16A और 16B के लिए चमक भिन्नता को सात अलग-अलग रंगों में एक साथ दर्ज करने के लिए GROND की अद्वितीय क्षमता का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया था - एक तरह का माप जो इस पैमाने पर पहले कभी नहीं किया गया था। सबसे अलग-अलग सूचना शोधकर्ताओं ने एक भूरे रंग के बौने से प्राप्त किया था जो दो अलग-अलग तरंग दैर्ध्य (एस्तेर ब्यूंजली द्वारा काम किया गया था, फिर एरिज़ोना विश्वविद्यालय के स्टीवर्ड ऑब्जर्वेटरी, और सहयोगियों के लिए)। सात के लिए बिलर जा रहा था। जैसा कि थोड़ा अलग तरंग दैर्ध्य शासनों में थोड़ा अलग रंगों में गैस के बारे में जानकारी होती है, ऐसे मापों ने इन भूरे रंग के बौनों की परत संरचना में अंतर्दृष्टि का वादा किया है - अलग-अलग ऊंचाई पर अलग-अलग वायुमंडलीय परतों के अनुरूप तापमान।

क्रॉसफील्ड और उनके सहयोगियों - उनके बीच बिलर - के लिए, इस तरह की चमक विविधताओं का एक माप यह भी दिखाना चाहिए कि ब्राउन बौनों में से एक डॉपलर इमेजिंग के लिए एक अच्छा उम्मीदवार था या नहीं।

जैसा कि यह पता चला है, उन्हें लंबे समय तक इंतजार नहीं करना पड़ा। माइकेल गिलोन के आस-पास खगोलविदों के एक समूह ने छोटे रोबोटिक टेलीस्कोप TRAPPIST को इंगित किया था, जो कि उनके मेजबान तारे और पृथ्वी पर एक पर्यवेक्षक के बीच लुहमान 16AB के बीच से गुजरते समय होने वाली चमक भिन्नरूपों से एक्सोप्लैनेट्स का पता लगाने के लिए बनाया गया है। उसी दिन जब बिलर ने समय का पालन करने के लिए आवेदन किया था, और उसके आवेदन को मंजूरी दे दी गई थी, TRAPPIST समूह ने लुहारा 16B के लिए चमक भिन्नता को चार्ट करते हुए "हमारे दो नए सबस्टीलर पड़ोसियों के सबसे अच्छे के लिए तेजी से विकसित होने वाला मौसम" एक पत्र प्रकाशित किया।

इस खबर ने घर से हजारों मील दूर क्रॉसफील्ड को पकड़ लिया। कुछ खगोलीय टिप्पणियों को खगोलविदों को अपने आरामदायक कार्यालयों को छोड़ने की आवश्यकता नहीं होती है - प्रस्ताव को एक बड़े टेलिस्कोप में से एक पर स्टाफ खगोलविदों को भेजा जाता है, जो शर्तों के सही होने के बाद अवलोकन करते हैं और इंटरनेट पर डेटा वापस भेजते हैं। लेकिन अन्य प्रकार के अवलोकनों के लिए खगोलविदों की आवश्यकता होती है कि जो भी दूरबीन का उपयोग किया जा रहा है, उसकी यात्रा करने के लिए - चिली से, कहें, या हवाई तक।

जब लुहमैन 16 बी के लिए चमक भिन्नता की घोषणा की गई थी, तो क्रॉसफील्ड हवाई में देख रहा था। उन्होंने और उनके सहयोगियों ने तुरंत ही महसूस किया कि, नए परिणामों को देखते हुए, लुहमैन 16 बी डॉपलर इमेजिंग तकनीक के लिए एक संभावित उम्मीदवार होने से एक होनहार था। हवाई से वापस फ्रैंकफर्ट की उड़ान पर, क्रॉसफील्ड ने जल्दी ही CRIRES में निदेशक के विवेकाधीन समय के लिए एक तत्काल अवलोकन प्रस्ताव लिखा, चिली में ईएसओ के पैरालल वेधशाला में 8 मीटर वेरी लार्ज टेलीस्कोप (वीएलटी) में से एक पर स्थापित एक स्पेक्ट्रोग्राफ, अप्रैल को अपना आवेदन प्रस्तुत किया। 5. पाँच दिन बाद, प्रस्ताव स्वीकार कर लिया गया।

5 मई को, बहुत बड़े टेलीस्कोप की चार यूनिट टेलीस्कोपों ​​में से एक, अंटू का विशाल 8 मीटर दर्पण, दक्षिणी तारामंडल वेला ("सेल का जहाज") की ओर मुड़ गया। इसे एकत्र किया गया प्रकाश CRIRES में फ़नल किया गया था, एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन अवरक्त स्पेक्ट्रोग्राफ जो बेहतर संवेदनशीलता के लिए -200 डिग्री सेल्सियस (-330 फ़ारेनहाइट) तक ठंडा हो जाता है।

क्रमशः तीन और दो सप्ताह पहले, बिलर की टिप्पणियों ने दोनों सात अलग-अलग तरंग दैर्ध्य बैंडों में भूरे रंग के बौनों की परिवर्तनशीलता के बारे में समृद्ध डेटा प्राप्त किया था।

इस बिंदु पर, मूल विचार और टिप्पणियों के बीच दो महीने से अधिक नहीं गुजरे थे। लेकिन एडिसन की प्रसिद्ध चुटकी को देखते हुए, अवलोकन संबंधी खगोल विज्ञान 1% अवलोकन और 99% मूल्यांकन है, क्योंकि कच्चे डेटा का विश्लेषण किया जाता है, उसे ठीक किया जाता है, मॉडल के साथ तुलना में और प्रेक्षित वस्तुओं के गुणों के बारे में अनुमान लगाया जाता है।

बेथ बिलर की बहु-तरंगदैर्ध्य की चमक विविधताओं की निगरानी के लिए, इसमें लगभग पाँच महीने लगे। सितंबर की शुरुआत में, बिलर और 17 coauthors, Crossfield और उनके बीच कई अन्य MPIA सहयोगियों, को अपना लेख प्रस्तुत किया एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स (एपीजेएल) कुछ संशोधनों के बाद, इसे 17 अक्टूबर को स्वीकार किया गया। 18 अक्टूबर से, परिणाम एस्ट्रो-पीएच पर ऑनलाइन उपलब्ध थे, और एक महीने बाद वे एपीजेएल वेबसाइट पर प्रकाशित हुए।

सितंबर के अंत में, क्रॉसफील्ड और उनके सहयोगियों ने CRIRES डेटा के अपने डॉपलर इमेजिंग विश्लेषण को समाप्त कर दिया था। इस तरह के विश्लेषण के परिणाम कभी भी 100% निश्चित नहीं होते हैं, लेकिन खगोलविदों ने लुहमैन 16 बी की सतह की सबसे संभावित संरचना को पाया था: उज्ज्वल और गहरे धब्बों का एक पैटर्न; लोहे और अन्य खनिजों से बने बादल हाइड्रोजन गैस पर बहते हैं।

जैसा कि क्षेत्र में हमेशा होता है, उन्होंने पत्रिका को जो पाठ प्रस्तुत किया है प्रकृति एक रेफरी को भेजा गया था - एक वैज्ञानिक, जो गुमनाम रहता है, और जो पत्रिका के संपादकों को सिफारिशें देता है कि किसी विशेष लेख को प्रकाशित किया जाना चाहिए या नहीं। अधिकांश समय, यहां तक ​​कि एक लेख के लिए भी रेफरी को लगता है कि प्रकाशित किया जाना चाहिए, उसके पास सुधार के लिए कुछ सिफारिशें हैं। कुछ संशोधनों के बाद, प्रकृति क्रॉसफील्ड एट अल को स्वीकार किया। दिसंबर 2013 के अंत में लेख।

साथ में प्रकृति, आपको केवल जर्नल में प्रकाशन के 6 महीने से कम समय बाद एस्ट्रो-पीएच या इसी तरह के सर्वर पर अंतिम, संशोधित संस्करण प्रकाशित करने की अनुमति है। तो जबकि कई सहयोगियों ने 29 जनवरी, 2014 को व्यापक खगोलीय समुदाय, ऑनलाइन प्रकाशन के लिए वाशिंगटन, डीसी में अमेरिकन एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी की 223 वीं बैठक में एक सत्र में 9 जनवरी को भूरे रंग के बौने नक्शे के बारे में सुना होगा। , इस नए परिणाम की पहली झलक होगी। और आप शर्त लगा सकते हैं कि, भूरे रंग के बौने नक्शे को देखकर, उनमें से कई ने यह सोचना शुरू कर दिया होगा कि कोई और क्या कर सकता है। परिणाम की अगली पीढ़ी के लिए बने रहें।

और आपके पास यह है: खगोलीय अनुसंधान के 10 महीने, विचार से प्रकाशन तक, जिसके परिणामस्वरूप एक भूरा बौना (क्रॉसफील्ड एट अल।) की पहली सतह का नक्शा और दो भूरे रंग के बौनों की चमक भिन्नता के पहले सात-तरंग दैर्ध्य-बैंड-अध्ययन। (बिलर एट अल।)। एक साथ लिया गया, अध्ययन एक ग्रह और एक तारे के बीच कहीं एक वस्तु पर जटिल मौसम के पैटर्न की आकर्षक छवि प्रदान करता है, जो भूरे रंग के बौने अध्ययन के लिए एक नए युग की शुरुआत है, और एक अन्य लक्ष्य की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है: विशाल गैस ग्रहों के चारों ओर विस्तृत सतह के नक्शे सितारे।

अधिक व्यक्तिगत नोट पर, यह मेरा पहला प्रेस विज्ञप्ति था जिसे वेदर चैनल ने उठाया था।