विदेशी ग्रहों की खोज कैसे की जाती है?

अन्य सितारों के लिए उड़ानों के बारे में बोलते हुए, यह समझा जाना चाहिए कि हमें वास्तव में सितारों के पास जाने की ज़रूरत नहीं है - हमें अन्य ग्रहों, अधिमानतः पृथ्वी जैसे और रहने योग्य की आवश्यकता है। और आपको कैसे पता चलेगा कि ग्रह के पड़ोसी सितारे हैं? यह सरल प्रतीत होता है: एक बड़ी दूरबीन ले लो, लेकिन देखो। यदि दूर की आकाशगंगाओं पर विचार किया जा सकता है, तो ग्रहों और उपग्रहों को पास के सितारों को भी देखना चाहिए। लेकिन एक "छोटी" जटिलता है: सितारों और आकाशगंगाओं के विपरीत, ग्रह व्यावहारिक रूप से खुद को चमकते नहीं हैं, लेकिन केवल अपने तारों के प्रकाश को दर्शाते हैं। एक सितारा अपने परिवेश को रोशन करता है, इसलिए, बीसवीं शताब्दी में खगोलीय प्रौद्योगिकी के विकास के बावजूद, पहला एक्सोप्लैनेट - दूसरे स्टार का ग्रह - तीस साल पहले कम पाया गया था।

आज, कई तरीकों को विकसित किया गया है और एक्सोप्लैनेट की खोज करने में महारत हासिल है।

प्रत्यक्ष अवलोकन

एक पर्याप्त रूप से बड़ी दूरबीन अपने तारे से पर्याप्त बड़े और दूरस्थ ग्रह को देखने में सक्षम होगी। लेकिन इसके लिए आपको विशेष उपकरणों का उपयोग करना होगा। किसी तारे की तेज रोशनी से छुटकारा पाने के लिए, ग्रहों की खोज के लिए एक कोरोनोग्राफ का उपयोग किया जाता है - दूरबीन की ऑप्टिकल योजना में एक अपारदर्शी डिस्क, जो आपको प्रकाश को एक उज्ज्वल स्रोत से अवरुद्ध करने की अनुमति देती है। अनुकूली प्रकाशिकी के संयोजन में, यह प्रणाली आपको पड़ोसी सितारों से बड़े और दूर के ग्रहों पर विचार करने की अनुमति देती है। इन्फ्रारेड में "युवा ज्यूपिटर" ढूंढना सबसे अच्छा है क्योंकि वे गठन के समय से उच्च तापीय विकिरण को बनाए रखते हैं।



मिथुन और वीएलटी वेधशालाओं के 8-मीटर दूरबीनों पर कई कोरियोग्राफ लगाए गए हैं, जो उच्च रिज़ॉल्यूशन प्रदान करते हैं। और आज, केवल कुछ विदेशी सिस्टम पहले से ही विचार करने में सक्षम हैं। कभी-कभी सिस्टम इतना छोटा हो जाता है कि ग्रह अभी तक दिखाई नहीं देते हैं, लेकिन प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क स्पष्ट रूप से अलग है, उदाहरण के लिए एचआर 4796, 230 सेंट की दूरी पर हम से साल।



बीटा पेंटर का तारा दो वर्षों के लिए ग्रह की कक्षीय गति का पता लगाने में भी सक्षम था।



हबल स्पेस टेलीस्कोप ने भी स्टार फोमालुत के आसपास धूल डिस्क के कई वर्षों के अवलोकन के परिणामस्वरूप ग्रह की जांच करने में कामयाबी हासिल की।



आने वाले वर्षों में, प्रत्यक्ष तरीकों द्वारा पाए जाने वाले और जांचने वाले एक्सोप्लैनेट की संख्या केवल बढ़ेगी, लेकिन अभी तक, एकल निकायों की खोज और जांच की जाती है। नासा एक अंतरिक्ष वेधशाला परियोजना का नेतृत्व कर रहा हैएक्सो-एस , जिसमें एक अलग से व्युत्पन्न दूरबीन और एक कोरोनोग्राफ होता है। लेकिन अभी तक अनुमानित लॉन्च की तारीख की घोषणा नहीं की गई है।



पारगमन विधि।

यह अप्रत्यक्ष विधि आपको ग्रहों की संख्या, उनके आकार, कक्षीय अवधि और कक्षा मापदंडों को निर्धारित करने की अनुमति देती है। कुछ मामलों में, वायुमंडल की रचना के बारे में किसी न किसी विचार को प्राप्त करना भी संभव है। वर्तमान में, यह विधि खोजे गए ग्रहों की संख्या के लिए एक रिकॉर्ड धारक है, मुख्यतः क्योंकि यह एक लक्ष्य पर ध्यान केंद्रित करने के बजाय दूरबीनों को क्षेत्रों में काम करने की अनुमति देता है।

पारगमन विधि के संचालन का सिद्धांत फोटोमेट्री है। अवलोकन के दौरान, तारे की चमक दर्ज की जाती है। यदि कोई ग्रह हमारे और तारे के बीच से गुजरता है, तो तारे की चमक कम हो जाती है, और यह क्षण चमक के ग्राफ पर दर्ज होता है।



यदि चमक नियमित रूप से होती है, और हमेशा बराबर होती है, तो यह माना जा सकता है कि ऐसा प्रभाव ग्रह के कारण होता है।

न केवल एक ग्रह एक तारे की चमक में उतार-चढ़ाव का कारण बन सकता है, यह आंतरिक चक्र या एक साथी सितारा हो सकता है। इसलिए, पारगमन विधि को एक स्वतंत्र विधि द्वारा पुष्टि की आवश्यकता होती है। अब कई हजार ट्रांजिट उम्मीदवार हैं जो धीरे-धीरे पुष्टि करते हैं या इनकार करते हैं।

इस पद्धति की सफलता के बावजूद, इसकी कमियां स्पष्ट हैं:

सबसे पहले, ग्रह को पृथ्वी से हमारे टकटकी की रेखा पर स्थित एक कक्षा के साथ भाग्यशाली होना चाहिए। उदाहरण के लिए, शुक्र हर 7.5 महीने में सूर्य के चारों ओर उड़ता है, हमारे और उसके बीच उड़ान भरता है, लेकिन निकटतम पारगमन 2117 में होगा। बुध अधिक बार उड़ता है, हम 9 मई को निकटतम पारगमन की प्रतीक्षा कर रहे हैं ।
दूसरे, जैसा कि आप देख सकते हैं, पारगमन विधि तारे के करीब ग्रहों के लिए बेहतर काम करती है, विशेष रूप से बड़े वाले। यह पारगमन विधि थी जिसने तथाकथित की बहुत सारी खोजों को उत्पन्न किया "हॉट जुपिटर" - विशाल ग्रह अपने सितारों के करीब। यह उत्सुक है कि इन खोजों ने ग्रह प्रणालियों के गठन के पहले मौजूदा सिद्धांत का खंडन किया, जिसमें सौर प्रणाली में पत्थर और गैस ग्रहों के वितरण की व्याख्या की गई थी।
तीसरा, पृथ्वी-जैसे एक्सोप्लैनेट की खोज के लिए एक लंबे अवलोकन समय की आवश्यकता होती है, क्योंकि यह एकल पारगमन का पता लगाने के लिए पर्याप्त नहीं है, आपको आंकड़े प्राप्त करने की आवश्यकता है: कम से कम तीन पारगमन। यानी उदाहरण के लिए, एक पारगमन विधि द्वारा पृथ्वी, एलियंस को तीन साल तक सूर्य को "बिना पलक झपकाए" देखना चाहिए।

अंतरिक्ष यात्रियों के विकास और केपलर अंतरिक्ष दूरबीन के प्रक्षेपण के साथ बड़ी संख्या में तारों का दीर्घकालिक निरंतर अवलोकन संभव हो गया। इसकी प्रभावशीलता बढ़ाने के लिए, उसे तारामंडल साइग्नस में एक स्टार क्लस्टर में भेजा गया था। इसने हमें कई खोज करने की अनुमति दी, लेकिन, दुर्भाग्य से, ये सभी ग्रह 2-3 हज़ार सेंट की दूरी पर हैं वर्ष, इसलिए शारीरिक रूप से उनसे मिलें या कम से कम विचार करें, हम केवल सपने देख सकते हैं।



केप्लर ने 4 साल तक कड़ी मेहनत की, जब तक कि चार में से दो फ्लाईवहेल इंजन विफल नहीं हुए, जिसने उन्हें अभिविन्यास बनाए रखने की अनुमति दी। और आपको तीन कुल्हाड़ियों पर निशाना लगाने के लिए कम से कम तीन की आवश्यकता होती है, इसलिए अब यह दो फ्लाईव्हील और तीसरे के रूप में सूर्य के प्रकाश के दबाव का उपयोग करके बहुत सीमित मोड में काम करता है। इसका प्रदर्शन 95% तक गिर गया है, लेकिन इतने सारे आंकड़े जमा हो गए हैं कि हम अब भी इसकी मदद से की गई खोजों के बारे में सुनेंगे।

NASA ने 100 sv के भीतर ग्रहों की पारगमन खोज के लिए MIT संस्थान की अगली दूरबीन परियोजना का समर्थन किया। साल सूरज के आसपास। 2017 में TESS की उड़ान की उम्मीद है। ऐसा लगता है कि इसके परिणाम जनता का ध्यान अधिक आकर्षित करेंगे, जैसे कि ग्रहों की खोज की जाएगी "बहुत करीब।"

रेडियल वेलोसिटी मेथड (डॉपलर शिफ्ट)

मेरी पसंदीदा विधि है क्योंकि यह जो अभूतपूर्व सटीकता प्रदान करती है और भौतिक सिद्धांत की सुरुचिपूर्ण सादगी है जो इसके आधार का गठन करती है।

लेकिन पहले, स्पेक्ट्रोस्कोपी के सिद्धांत के बारे में थोड़ा। मुझे आशा है कि हर कोई जानता है कि एक इंद्रधनुष क्या है और यह कैसे बनता है। एक इंद्रधनुष सूर्य का एक प्राकृतिक स्पेक्ट्रम है। तारे की रासायनिक संरचना विकिरण स्पेक्ट्रम में छिपी होती है, क्योंकि प्रत्येक रासायनिक तत्व, गर्म होने पर, अपने रंग से चमकता है।



चमक एक स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा दर्ज की जाती है और, स्पेक्ट्रम की विभिन्न लाइनों का निर्धारण करके, उत्सर्जक वस्तु की संरचना का निर्धारण करना संभव है। यदि प्रकाश ग्रह के वातावरण से गुजरता है या सतह से परिलक्षित होता है, तो प्रकाश का हिस्सा अवशोषित होता है, और स्पेक्ट्रम में डिप्स बनते हैं, जो प्रकाश को अवशोषित करने वाले रासायनिक तत्वों का संकेत देते हैं।

रेडियल वेग विधि को समझने के लिए आवश्यक एक और भौतिक घटना है रेडशिफ्ट और ब्लू शिफ्ट।



जब अध्ययन के अंतर्गत आने वाला तारा हमसे दूर चला जाता है, तो उत्सर्जित प्रकाश का तरंगदैर्घ्य खिंच जाता है, जिसके कारण पूरा स्पेक्ट्रम लाल पक्ष में बदल जाता है। यदि तत्व हटा दिया जाता है और लाल बत्ती का उत्सर्जन करता है, तो हम इसे पहले से ही अवरक्त रेंज में पंजीकृत करते हैं, यदि हरा, तो पीले में, यदि नीला है, तो हरे में, आदि।

ब्लू शिफ्ट रिवर्स प्रक्रिया है। यदि तारा हमारी ओर बढ़ता है, तो उसका स्पेक्ट्रम "नीला हो जाता है" - यह नीले और अल्ट्रा-वायलेट पक्षों में बदल जाता है।

यह दूर के तारों में ग्रहों की उपस्थिति से कैसे संबंधित है? धैर्य। एक और संपत्ति को ध्यान में रखा जाना चाहिए - द्रव्यमान के एक केंद्र में दो निकायों की गति।

हम सभी जानते हैं कि पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमती है। यह सच लगता है, लेकिन काफी नहीं है। वास्तव में, सूर्य और पृथ्वी एक ही द्रव्यमान के केंद्र के चारों ओर घूमते हैं, जो सूर्य के केंद्र के अनुरूप नहीं है। पृथ्वी और चंद्रमा का ऐसा प्रभाव है, जबकि प्लूटो और चारोन का प्लूटो के बाहर द्रव्यमान का एक केंद्र है, इसलिए वे दोनों उनके बीच एक सशर्त बिंदु के चारों ओर घूमते हैं।



बेशक, पृथ्वी के छोटे से छोटे द्रव्यमान से 50 किमी के भीतर - सूर्य का एक पूरी तरह से महत्वहीन दोलन हो जाता है, लेकिन बृहस्पति पहले से ही सूर्य को थोड़ा सा सॉसेज करता है, जिससे यह 750 हजार किमी तक विचलित हो जाता है। यानी बृहस्पति और सूर्य और साथ ही प्लूटो और चारोन अंतरिक्ष में एक बिंदु के चारों ओर घूमते हैं।

और अब हम सब कुछ एक खोज विधि में घटाते हैं: एक्सोप्लैनेट, अपने तारे के चारों ओर घूमता है, इसे अपने द्रव्यमान के केंद्र से विचलन के साथ घूमने के लिए मजबूर करता है। तदनुसार, बाहरी पर्यवेक्षक के संबंध में, स्टार या तो दूर चले जाएंगे, फिर दृष्टिकोण करेंगे, जो या तो लाल या स्पेक्ट्रम की नीली पारी की ओर ले जाएगा। हम एक काफी संवेदनशील स्पेक्ट्रोमीटर ले सकते हैं, और हम देख सकते हैं कि ग्रह के कक्षीय गतिशीलता के अनुसार स्टार का स्पेक्ट्रम समय-समय पर लाल और नीला कैसे होता है।



और अंत में, विधि की सटीकता के बारे में: यूरोपीय दक्षिणी वेधशाला के 3.6-मीटर ला सिला टेलीस्कोप पर HARPS स्पेक्ट्रोग्राफ आपको प्रति सेकंड 1 मीटर (!) की गति से एक तारे की गति को ट्रैक करने की अनुमति देता है। इसी तरह की एक विधि हमें पृथ्वी से 150 प्रकाश वर्ष की दूरी पर और उससे कई हजार प्रकाश वर्ष तक "बृहस्पति" जैसे ग्रहों को खोजने की अनुमति देती है। एक नियम के रूप में, यह डॉपलर शिफ्ट विधि है जिसका उपयोग पारगमन विधि द्वारा प्राप्त ग्रह के उम्मीदवारों की जांच करने के लिए किया जाता है।

दुर्भाग्य से, विधि ठीक से काम करती है और प्रत्येक ऑब्जेक्ट के कई अवलोकनों की आवश्यकता होती है, इसलिए केपलर के साथ रखने का समय नहीं है, और आसपास के सितारों का निरीक्षण करने का समय नहीं है। हालाँकि, हाल ही में, HARPS ने हमारे सबसे नज़दीकी तारे प्रोक्सिमा सेंटौरी के पास पृथ्वी जैसा ग्रह खोजने का काम किया है ।, पेल रेड डॉट प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में। परिणाम अभी तक प्रकाशित नहीं हुए हैं, लेकिन उम्मीदें बहुत उत्साहजनक हैं।

सामान्य तौर पर, ये दो विधियां: पारगमन और डॉपलर शिफ्ट, लगभग सभी खोजों का आधार बनती हैं:



आइए कुछ और मूल तरीकों पर चलते हैं, जो कुछ आरक्षणों के साथ काम करते हैं।

परिलक्षित प्रकाश के कक्षीय चरण को बदलना

विधि पारगमन के समान है, केवल यह चमक में कमी दर्ज नहीं करता है, लेकिन वृद्धि। प्रभाव तब होता है जब तारा का ग्रह एक चौथाई चरण में होता है, और प्रकाश का हिस्सा हमारे दिशा में दिखाई देता है। यह शाम / सुबह शुक्र की चमक, और सूर्य की चमक की तरह है। प्रभाव एक्सोप्लैनेट के आकार, स्टार से इसकी निकटता और परावर्तित प्रकाश की चमक पर निर्भर करता है। विधि क्रूड है, लेकिन इसे हमारी दृष्टि की रेखा में ग्रह की कक्षा खोजने की आवश्यकता नहीं है।

एस्ट्रोमेट्रिक विधि

डॉपलर शिफ्ट विधि के समान, दीर्घकालिक टिप्पणियों की आवश्यकता होती है, लेकिन स्पेक्ट्रोमीटर की आवश्यकता नहीं होती है। अवलोकन के दौरान, तारे की स्थिति पड़ोसी वस्तुओं के सापेक्ष सावधानी से दर्ज की जाती है, और अगर लहर की तरह विचलन देखा जाता है, तो यह एक बड़े पैमाने पर साथी को इंगित करता है, जिससे तारे को द्रव्यमान के एक सामान्य केंद्र के चारों ओर घूमने के लिए मजबूर किया जाता है। यह स्पष्ट है कि तारा छोटा होना चाहिए, और इसका ग्रह बड़े पैमाने पर है, इसलिए डबल स्टार और भूरे रंग के साथी बौनों को अधिक बार पाया जा सकता है।

सेंट पीटर्सबर्ग के पास पुलकोवो वेधशाला में दशकों के अवलोकन के लिए अद्वितीय एस्ट्रोमेट्रिक डेटा जमा किए गए हैं। बढ़ते महानगर और प्रबुद्ध आकाश के कारण अब वेधशाला कठिन समय से गुजर रही है।

ग्रेविटी माइक्रोलेंसिंग विधि

बड़े पैमाने पर वस्तुओं के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र द्वारा प्रकाश की किरण के विक्षेपण के प्रभावों के आधार पर एक मूल विधि। गुरुत्वाकर्षण लेंस का प्रभाव तब होता है जब हमारी दृष्टि की रेखा पर दो चमकदार और काफी बड़े पैमाने पर शरीर होते हैं। उदाहरण के लिए, हमारी गैलेक्सी का तारा हमारे और दूसरे दूर के तारे या आकाशगंगा के बीच से गुजरता है। एक करीबी तारे का गुरुत्वाकर्षण दूर की वस्तु के प्रकाश को प्रभावित करता है, उसे विक्षेपित करता है, और "लेंस" का प्रभाव बनाता है। यदि किसी तारे का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र अपने सिस्टम में एक्सोप्लैनेट के गुरुत्वाकर्षण से विकृत हो जाता है, तो "लेंस" "दोषपूर्ण" हो जाएगा - उल्लंघन के साथ।



इस पद्धति का विकास लेंसिंग प्रभावों की खोज है जो अदृश्य ग्रहों के कारण होते हैं, अपने स्वयं के तारों के बिना गैलेक्सी घूमने तक।



इसी तरह की खोज हाल ही में केपलर रिटारगेटिंग द्वारा मिल्की वे आकाशगंगा के केंद्र में शुरू की गई थी। इस युद्धाभ्यास के दौरान, दूरबीन के साथ संबंध खो गया था, लेकिन अब यह पहले से ही बहाल हो गया है, और अब हम विधि की संभावनाओं के बारे में दूरबीन से नए आंकड़ों की प्रतीक्षा कर रहे हैं।



निकट भविष्य में, पृथ्वीवासी अपने परिवेश के बारे में अधिक जानेंगे। जेम्स वेब स्पेस ऑब्जर्वेटरी का शुभारंभ और यूरोपीय एक्सट्रीम टेलीस्कोप का निर्माण, हार्प्स को बदलने के लिए अधिक संवेदनशील स्पेक्ट्रोग्राफ की उपस्थिति, और गैस्ट्रॉ वेधशाला द्वारा एस्ट्रोमेट्रिक "गैलेक्सी की जनसंख्या जनगणना" के परिणाम , आस-पास और दूर के स्टार सिस्टम की संरचना और उत्पत्ति को बेहतर ढंग से समझना और पता लगाना संभव बनाते हैं, और अगर हमें पता चले तो। एक "अतिरिक्त पृथ्वी", एक विदेशी जीवन, या यहां तक ​​कि एक्सोप्लैनेट के बुद्धिमान निवासियों को ढूंढें।

Source: https://habr.com/ru/post/hi393417/