पिछले कुछ दशकों में, अतिरिक्त सौर ग्रहों की संख्या का पता चला है और पुष्टि की गई है। वर्तमान में, 2,818 ग्रह प्रणालियों में 3,778 एक्सोप्लैनेट्स के अस्तित्व की पुष्टि की गई है, अतिरिक्त 2,737 उम्मीदवारों को पुष्टि की प्रतीक्षा है। अध्ययन के लिए उपलब्ध ग्रहों की इस मात्रा के साथ, एक्सोप्लेनेट अनुसंधान का ध्यान लक्षण वर्णन की ओर जाने से हटना शुरू हो गया है।
उदाहरण के लिए, वैज्ञानिकों को एक्सोप्लेनेट्स के वायुमंडलों को चिह्नित करने में रुचि है ताकि वे विश्वास के साथ कह सकें कि उनके पास जीवन के लिए सही तत्व हैं (यानी नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड, आदि)। दुर्भाग्य से, वर्तमान तरीकों का उपयोग करना बहुत मुश्किल है। हालांकि, खगोलविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम के एक नए अध्ययन के अनुसार, अगली पीढ़ी के उपकरण जो सीधे इमेजिंग पर भरोसा करते हैं, गेम-चेंजर होंगे।
अध्ययन, "परावर्तन प्रकाश में प्रत्यक्ष इमेजिंग: 30 मीटर टेलीस्कोप के साथ पुराने, शीतोष्ण एक्सोप्लैनेट की विशेषता", हाल ही में ऑनलाइन दिखाई दिया। अध्ययन का नेतृत्व माइकल फिजराल्ड़ और बेन माज़िन ने किया - क्रमशः कैलिफोर्निया के सांता बारबरा विश्वविद्यालय (UCLB) में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय लॉस एंजिल्स (UCLA) और प्रायोगिक भौतिकी में Worster अध्यक्ष विश्वविद्यालय में खगोल भौतिकी के एक एसोसिएट प्रोफेसर।
वे यूनिवर्सिटी ऑफ मॉन्ट्रियल इंस्टीट्यूट फॉर रिसर्च ऑन एक्सोप्लेनेट्स (आईआरईएक्स), नासा की जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी, कार्नेगी ऑब्जर्वेटरीज, स्टीवर्ड ऑब्जर्वेटरी, जापान की नेशनल एस्ट्रोनॉमिकल ऑब्जर्वेटरी, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी), कैलिफोर्निया के शोधकर्ताओं द्वारा शामिल हुए थे। प्रौद्योगिकी संस्थान (कैलटेक), और कई विश्वविद्यालय।
जैसा कि वे अपने अध्ययन में संकेत देते हैं, एक्सोप्लैनेट को चिह्नित करने की हमारी क्षमता वर्तमान में सीमित है। उदाहरण के लिए, हमारे वर्तमान तरीके - सबसे अधिक व्यापक रूप से पारगमन विधि और रेडियल वेग माप के रूप में उपयोग किए जा रहे हैं - जिससे हजारों लघु-अवधि के ग्रहों की खोज की जा रही है (ऐसे ग्रह जो लगभग 10 दिनों की अवधि के साथ अपने सूर्य के करीब हैं)। हालांकि, इन तरीकों की संवेदनशीलता काफी हद तक कम होने लगती है, क्योंकि एक्सोप्लैनेट अपने सूर्य से आगे है।
जहां तक उनके स्पेक्ट्रा का संबंध है, तो अधिक लंबी, लंबी अवधि के ग्रह भी काफी हद तक दुर्गम हैं। इस प्रकार के विश्लेषण में किसी ग्रह के वायुमंडल से गुजरने वाले प्रकाश को मापना शामिल होता है क्योंकि यह अपने तारे से पार करता है। इसकी संरचना को निर्धारित करने के लिए इसके स्पेक्ट्रा को मापकर, वैज्ञानिक एक्सोप्लैनेट के वातावरण को चिह्नित कर सकते हैं और यह निर्धारित कर सकते हैं कि क्या वास्तव में कोई ग्रह जल्दबाजी में हो सकता है।
इसे संबोधित करने के लिए, टीम का सुझाव है कि प्रत्यक्ष पहचान (उर्फ प्रत्यक्ष इमेजिंग) एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल को चिह्नित करने के लिए एक अधिक प्रभावी तरीका होगा। एक शोधकर्ता IREX और अध्ययन के सह-लेखक डॉ। एटिने आर्टिगाऊ के रूप में, अंतरिक्ष पत्रिका को ईमेल के माध्यम से समझाया गया (फ्रांसीसी से अनुवादित)
“अभी तक कोई ग्रह नहीं मिला है जो“ परावर्तित प्रकाश ”में पाया गया है। जब हम अपने सौर मंडल के ग्रहों को देखते हैं, तो ऐसा इसलिए होता है क्योंकि वे सूर्य द्वारा प्रकाशित होते हैं ताकि हम उन्हें देख सकें। उसी तरह, अन्य सितारों के ग्रह प्रकाश को प्रतिबिंबित करते हैं और पर्याप्त रूप से शक्तिशाली दूरबीन के साथ इस प्रकाश का पता लगाना संभव है। ग्रहों और उनके तारे के बीच प्रवाह अनुपात 1 बिलियन के क्रम से बहुत बड़ा है, उनकी तापीय उत्सर्जन द्वारा ज्ञात ग्रहों की तुलना में, या यह अनुपात 1 मिलियन के आदेश के बजाय है। "
वर्तमान में, प्रत्यक्ष इमेजिंग गैर-ट्रांज़िटिंग एक्सोप्लैनेट्स का स्पेक्ट्रा प्राप्त करने का एकमात्र साधन है, विशेष रूप से वे जो अपने सूरज से मध्यवर्ती और व्यापक दूरी पर हैं। इस मामले में, खगोलविदों को प्रकाश से स्पेक्ट्रा प्राप्त होता है जो एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल से परावर्तित होता है ताकि इसकी संरचना निर्धारित की जा सके। इस प्रकार अब तक केवल एक मुट्ठी भर एक्सोप्लैनेट को ही सीधे तौर पर नामांकित किया गया है, जो सभी स्व-चमकदार सुपर-जुपिटर थे जिन्होंने अपने मेजबान सितारों को सैकड़ों या हजारों एयू की दूरी पर परिक्रमा की थी।
ये ग्रह बहुत छोटे थे और इनका तापमान 500 ° C (932 ° F) से अधिक था, जो इन्हें ग्रहों का दुर्लभ वर्ग बनाता है। नतीजतन, खगोलविदों को एक्सोप्लेनेट वायुमंडल की विविधता के बारे में कोई जानकारी नहीं है, खासकर जब यह छोटे, चट्टानी ग्रहों की बात आती है, जिनका तापमान पृथ्वी के समान अधिक होता है - जहां सतह का तापमान औसत 15 ° C (58.7% F) के आसपास होता है।
यह इस तथ्य के कारण है कि मौजूदा दूरबीनों में सीधे छोटे ग्रहों की छवि के प्रति संवेदनशीलता नहीं है जो तारों के करीब कक्षा में हैं। जैसा कि उन्होंने अपने अध्ययन में निर्धारित किया, ग्रहों के वायुमंडल को चिह्नित करते हुए जो उनके सितारों के 5 AU के भीतर हैं (जहां रेडियल वेग सर्वेक्षणों में कई ग्रहों का पता चला है) को उन्नत अनुकूलन प्रकाशिकी के साथ संयुक्त 30-मीटर एपर्चर के साथ एक टेलीस्कोप की आवश्यकता होगी, एक कोरोनोग्राफ, और स्पेक्ट्रोमीटर और इमेजर्स का सूट।
"संक्षेप में, कोई भी वर्तमान टेलीस्कोप इन ग्रहों का पता नहीं लगा सकता है, यहां तक कि हमारे सबसे करीब सितारों के आसपास भी, लेकिन यह विश्वास करने का हर कारण है कि 30 मीटर और उससे अधिक की दूरबीन वाली अगली पीढ़ी ऐसा करने में सक्षम होगी," Artiqua। "यह निश्चित नहीं है कि कोई भी, शुरू में, पृथ्वी जैसे ग्रहों का पता लगाने में सक्षम होगा, लेकिन कम से कम किसी को यूरेनस और नेपच्यून के तुलनीय ग्रहों का पता लगाने में सक्षम होना चाहिए, जो पहले से ही एक शानदार परिणाम होगा।"
अगली पीढ़ी की सुविधाओं और अनुकूली प्रकाशिकी उपकरणों में थर्टी मीटर टेलीस्कोप (टीएमटी) पर प्लैनेटरी सिस्टम इमेजर (पीएसआई) शामिल है, जो कि मौना केआ, हवाई पर निर्माण के लिए प्रस्तावित है। और विशालकाय मैगलन टेलीस्कोप (GMT) पर GMagAO-X इंस्ट्रूमेंट है, जो वर्तमान में लास कैम्पानास वेधशाला में निर्माणाधीन है और 2025 में पूरा होने के लिए निर्धारित है।
जैसा कि अर्टिगाओ ने संकेत दिया है, इन अगली पीढ़ी के उपकरणों के साथ किए गए सर्वेक्षण खगोलविदों को ग्रहों की एक विस्तृत श्रृंखला का पता लगाने और उन्हें चिह्नित करने में सक्षम बनाएंगे, साथ ही साथ जीवन के संभावित संकेतों (उर्फ बायोसिग्नस) को देखने में सक्षम करेंगे, जैसे पहले कभी नहीं।
"यह हमें सीधे ग्रहों से आने वाले प्रकाश का अध्ययन करने की अनुमति देगा जो पृथ्वी से थोड़ा बड़ा है (और शायद पृथ्वी की तरह अगर हम आशावादी हैं)। इन वायुमंडल में जीवन हस्ताक्षरों को देखने के लिए यह हमारे सर्वोत्तम अवसरों में से एक है। यहां तक कि अगर हम एक जीवन हस्ताक्षर नहीं पाते हैं, तो यह ग्रह के पूरे वर्गों को समझना संभव बना देगा जो हम अप्रत्यक्ष रूप से देखते हैं (पारगमन, रेडियल वेग) लेकिन जिनमें से हम कुछ भी नहीं जानते हैं ... प्रत्यक्ष इमेजिंग का महत्व यह है कि यह सीधे जांच की अनुमति देता है वायुमंडल, और यहां तक कि सतह, इन ग्रहों की। एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रोग्राफ के अलावा हवाओं और वैश्विक हवा के संचलन का एक विचार प्रदान करता है, साथ ही साथ विभिन्न अणुओं की उपस्थिति की जांच भी करता है। "
बेशक, अभी भी ऐसी सीमाएं होंगी कि वैज्ञानिक अपने निपटान के दौरान अगली पीढ़ी के उपकरणों और दूरबीनों के साथ भी प्रत्यक्ष इमेजिंग पद्धति का उपयोग करके क्या सीख सकते हैं। लेकिन एक्सोप्लेनेट रिसर्च के लिए संभावनाएं और निहितार्थ कुछ कम नहीं हैं। शुरुआत के लिए, खगोलविद छोटे, चट्टानी ग्रहों की जनसांख्यिकी का एक बेहतर विचार प्राप्त करने में सक्षम होंगे जो अपने सितारों के संबंधित रहने योग्य क्षेत्रों के भीतर परिक्रमा करते हैं।
आर्टिगुआ ने कहा, "संभावित रूप से रहने योग्य ग्रहों का पता लगाना निश्चित रूप से सबसे रोमांचक मामला है, लेकिन यह ध्यान रखना जरूरी है कि 30 मीटर दूरबीन के साथ भी यह काफी मुश्किल है।" "जब हम एक सांख्यिकीय भविष्यवाणी करते हैं, तो केवल कुछ (शायद 10 से कम) स्थलीय ग्रह होने चाहिए जो सुलभ होंगे और हमारे लिए एक तुलनीय तापमान होगा।"
ग्रहों की इस सीमा के भीतर, अर्टिगाओ और उनके सहयोगियों ने कई दिलचस्प परिदृश्यों की कल्पना की जा सकती है। उदाहरण के लिए, कुछ वीनस-जैसे हो सकते हैं, जहां घने वायुमंडल और एक अपेक्षाकृत करीब कक्षा का परिणाम एक भगोड़ा ग्रीनहाउस प्रभाव होता है। अन्य लोग मंगल ग्रह की तरह हो सकते हैं, जहां सौर हवा या विस्फोट ने ग्रहों के वायुमंडल को छीन लिया है। इसके अलावा, ऐसे स्थलीय ग्रह हो सकते हैं जिनकी हम कल्पना भी नहीं कर सकते हैं।
"संक्षेप में, रहने योग्य ग्रह बहुत अच्छी तरह से हमारे से अधिक कल्पना कर सकते हैं," डॉ। आरतीकाऊ ने निष्कर्ष निकाला। "एक्सोप्लैनेट्स की यह विविधता यह भी कहती है कि जब हम अनुमान लगाते हैं कि यह रहने योग्य होगा तो हमें सावधान रहना चाहिए।"
"[] तल रेखा यह है कि हम 30 मीटर टेलीस्कोप के साथ जमीन से एक्सोप्लैनेट के अध्ययन में आश्चर्यजनक चीजें कर सकते हैं, लेकिन 30 मीटर टेलीस्कोप के लिए इन उपकरणों को तैयार करने के लिए प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण निवेश की आवश्यकता है," माज़िन ने कहा।
अध्ययन को कनाडा के राष्ट्रीय अनुसंधान परिषद (NRC) और विशाल मैगेलन टेलीस्कोप ऑर्गनाइजेशन (GMTO) कॉर्पोरेशन द्वारा प्रदान की गई अतिरिक्त सहायता के लिए संभव बनाया गया था।
