स्टार डिस्क हमें ग्रहों की उपस्थिति के रहस्यों को प्रकट करते हैं

युवा सितारों के आसपास घूमती डिस्क की विस्तृत छवियां सौर मंडल की उपस्थिति का विवरण बताती हैं।

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पिछली ढाई शताब्दियों में, वैज्ञानिकों ने जो ग्रह प्रणालियों की उपस्थिति की कल्पना करने की कोशिश की (हमारे सहित) ने एक निश्चित बिंदु पर ध्यान केंद्रित किया है: हाल ही में पैदा हुए तारे के चारों ओर घूमने वाली एक डिस्क, जिसमें ग्रहों को गैस और धूल से ढाला जाता है, जैसे कि एक कुम्हार के चाक पर मिट्टी।

लेकिन इस विचार के प्रायोगिक सत्यापन के बारे में क्या है, एक्सोप्लेनेट्स की वास्तविक खोज एक साथ घूमने वाले पदार्थों के टुकड़ों से चिपकी हुई है? अब तक असफल। "आज हर कोई कहता है कि ग्रह प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क से बनते हैं," रुबिन डोंग , एरिज़ोना विश्वविद्यालय के एक खगोल भौतिकीविद कहते हैं। "लेकिन यह प्रस्ताव, सख्ती से बोल रहा है, एक सैद्धांतिक बयान है।"

हाल के वर्षों की उपलब्धियों से संकेत मिलता है कि यह लंबे समय तक सैद्धांतिक नहीं रहेगा। विशाल भू-आधारित दूरबीनों पर स्थित दूसरी पीढ़ी के उपकरणों का उपयोग करते हुए, कई टीमें अंततः अनपेक्षित और रहस्यमयी चित्रों को प्रकट करते हुए, कई प्रोटोप्लानेटरी डिस्क के इंटीरियर की जांच करने में सक्षम थीं।

सबसे हालिया टिप्पणियां 11 अप्रैल को हुईं, जब यूरोपीय दक्षिणी वेधशाला ने युवा, सूरज जैसे सितारों के आसपास के डिस्क की आठ छवियां जारी कीं, जो शायद हमें बताती हैं कि शैशवावस्था में हमारा सौर मंडल कैसा दिखता था।

छवियां प्रकाश के स्पष्ट, स्पष्ट बिंदुओं को नहीं दिखाती हैं जो ग्रहों को दर्शाती हैं। लेकिन इन और अन्य प्रणालियों में अभी भी मोहक, यद्यपि अप्रत्यक्ष हैं, संकेत देते हैं कि नवजात ग्रह उनमें छिपे हो सकते हैं। कुछ डिस्क एक विनाइल रिकॉर्ड की तरह दिखती हैं, जिनके छल्ले और अंतराल युवा दुनिया द्वारा नक्काशी किए जा सकते हैं। अन्य डिस्क में, स्टार ऊपरी और निचली सतहों को उजागर करता है, जो यो-यो जैसा दिखता है।

यदि खगोलविद ऐसी जगह पर ग्रह के रोगाणु का पता लगा सकते हैं, तो लाभ महत्वपूर्ण होगा। यह खगोल विज्ञान के सबसे गहरे विचारों में से एक साबित नहीं होगा - ग्रह के गठन के स्थान का एक संख्यात्मक माप, और इसका आकार, तुरंत ग्रह गठन के युद्ध सिद्धांतों का न्याय करने में मदद करेगा।

ग्रहों के निर्माण के बारे में एक राय को नाभिक का अभिवृद्धि कहा जाता है, और कहते हैं कि ग्रह धीरे-धीरे बनते हैं, चट्टानी नाभिक के चारों ओर जमा होते हैं, उनके स्टार के करीब के क्षेत्रों में। एक अन्य सिद्धांत डिस्क के गुरुत्वीय अस्थिरता को संदर्भित करता है, यह सुझाव देता है कि विशाल ग्रह तेजी से और अपने तारे से दूर टकरा सकते हैं। अब इन विचारों को हमारे सौर मंडल में और एक्स्ट्रासोलर सिस्टम में ज्ञात ग्रहों के वितरण पर परीक्षण किया जा सकता है। लेकिन चल रही प्रक्रिया के उदाहरण से उनका अध्ययन नहीं किया गया था, इससे पहले कि ग्रहों को अपने आदेश को स्थानांतरित करने और पुनर्व्यवस्थित करने का मौका मिले।

इससे खगोलविदों को इन प्रणालियों का अध्ययन एक अधूरा लक्ष्य है। सुस्त, दूर, दांतेदार पहियों को देखें। युवा ग्रहों के लिए शिकार। अंत में, सदियों की प्रत्याशा के बाद, ब्रह्मांड में दुनिया को आकार देने वाली मूलभूत प्रक्रियाओं को उजागर करना शुरू करें।

प्रत्यक्ष पता लगाना

प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क में ग्रहों की खोज में, खुद को समझाने में आसान है कि हम उन्हें देखते हैं। इन डिस्क का अध्ययन करने वाले खगोलविदों ने पहले ही अपने अंदर छिपने वाले प्रकाश के कई बिंदुओं पर ध्यान दिया है। उदाहरण के लिए, 6 मई को, एक अंतरराष्ट्रीय समूह ने सीएस गिरगिट प्रणाली में एक विशाल ग्रह के छिपने के संकेतों की सूचना दी । लेकिन अभी के लिए, ये बिंदु ग्रहों के लिए उम्मीदवार हैं, और दुनिया द्वारा पुष्टि नहीं की गई है।


गिरगिट सीएस प्रणाली एक छोटे से साथी की तरह लग रहा है - एक बिंदीदार चक्र के साथ चिह्नित छुपाता है। विशेष ध्रुवीकरण फिल्टर (नीली छवि) एक छिपे हुए ऑब्जेक्ट के साथ धूल डिस्क को देखना संभव बनाता है।

"हम अब प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में सबसे आगे हैं," कैथरीन फोलेट ने कहा, एमहर्स्ट कॉलेज में एक खगोलशास्त्री। "डिस्क के अंदर ग्रहों के संबंध में, ऐसे सभी मामले गर्म बहस का विषय हैं।"

एक प्रमुख खोज उपकरण SPHERE है , जो कि अटाकामा रेगिस्तान में चिली में वेरी लार्ज टेलीस्कोप पर रखा गया है। उन्होंने प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क की आठ हालिया तस्वीरें लीं। दूसरा, जिस पर फॉलेट चलता है, वह है मिथुन ग्रह इमेजर (जीपीआई), जो कि चिली के एक अन्य पर्वत पर स्थित एक प्रतिस्पर्धी उपकरण है।


TW हाइड्रा के आसपास के डिस्क में छल्ले हैं जो हमें वहां छिपे ग्रहों को दिखा सकते हैं।

दोनों को अन्य तारों से परिक्रमा करते हुए ग्रहों से आने वाले फोटॉन को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जो कि अन्य अप्रत्यक्ष अध्ययनों के विपरीत है जो अप्रत्यक्ष सुविधाओं पर निर्भर करते हैं। दोनों ऐसे डेटा का उत्पादन करते हैं जो पुराने और साफ-सुथरे स्टार सिस्टम पर प्रशिक्षण के बाद व्याख्या करना आसान है, जिसमें पहले से ही डिस्क मौजूद हैं।

इन कैमरों को उज्ज्वल तारों से प्रकाश के बेहोश धब्बे को अलग करने की क्षमता की आवश्यकता होती है - यह एक सुदूर स्थान के किनारे पर बैठे जुगनू को खोजने की तरह है। वे अनुकूली प्रकाशिकी का उपयोग करते हैं, एक तकनीक जो वायुमंडलीय उतार-चढ़ाव को ट्रैक करती है, और विकृति की क्षतिपूर्ति के लिए आवश्यकतानुसार प्रकाशिकी को संशोधित करती है। यह पृथ्वी की उत्तेजित हवा के प्रभाव के लिए क्षतिपूर्ति करता है, और छवियों में तारों को बेहतर समाधान देते हुए, झपकी लेना बंद कर देता है। वे स्टार से आने वाले प्रकाश को काटने के लिए कोरोनोग्राफ का भी उपयोग करते हैं।

इसके अलावा, ये कैमरे, ग्रहों के लिए शिकार, एक और चाल - अंतर इमेजिंग का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, SPHERE अलग-अलग ध्रुवीकृत फिल्टर के माध्यम से एक साथ दो तस्वीरें लेता है। तारों के प्रकाश का कोई ध्रुवीकरण नहीं होता है, इसलिए दोनों चित्रों में तारा एक जैसा दिखता है। इसे घटाया जा सकता है। लेकिन जब रोशनी बिखरी होती है, तो यह ध्रुवीकृत होती है। इससे खगोलविदों को डिस्क या ग्रह से प्रतिबिंबित फोटोन को अलग करने की अनुमति मिलती है।

तब एल्गोरिदम दुनिया के शेष बिंदुओं की तलाश करते हैं। लेकिन डिस्क में ग्रहों के मामले में, एल्गोरिथ्म नई दुनिया के साथ टकराव और बादलों को भ्रमित कर सकता है।


युवा तारे HD 163296 के आसपास के संकेंद्रित वृत्त सबसे अधिक शनि के वजन वाले ग्रहों द्वारा निर्मित होते हैं, जो गैस और धूल के पूरे क्षेत्रों को साफ करते हैं।

इन झूठे संकेतों का विश्लेषण करने की कोशिश में फ़ॉलेट और उनके सहयोगियों ने पिछले कुछ साल बिताए हैं। उन्होंने रहस्यमय ग्रह उम्मीदवारों का भी अध्ययन किया, जिनमें सभी सामान्य ग्रहों की तरह केप्लर के गति के नियमों के अनुसार अपने मूल तारे के चारों ओर परिक्रमा नहीं लगती थी।

इस बीच, ग्रहों का एक और रास्ता खुलता है। यद्यपि SPHERE और GPI को उभरती हुई दुनिया की कोई निश्चित पुष्टि नहीं मिली, लेकिन वे प्रोटोप्लानेटरी डिस्क की स्पष्ट तस्वीरें उपलब्ध कराने में कामयाब रहे।

जब, आखिरकार, हमने इन डिस्क को विस्तार से देखा, तो हमने उन्हें अजीब विशेषताओं के एक पूरे चिड़ियाघर की खोज की जो ग्रहों के निर्माण से जुड़ी हो सकती है। "यह पूरी तरह से पूरी तस्वीर बदल गई," कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के एक खगोल भौतिकीविद् कोन्स्टेंटिन बैट्यगिन ने कहा। "एक क्रांति थी।"

समस्या इन विशेषताओं को पैदा करने वाले ग्रहों के साथ तुलना करने में निहित है। और यह काफी मुश्किल है। "हम ग्रहों के संकेत के रूप में डिस्क के बारे में बात कर रहे हैं," पन्नी ने कहा। "लेकिन अगर ये ग्रहों के संकेत हैं, तो हम अभी तक नहीं जानते कि उनकी व्याख्या कैसे की जाए।"

सर्पिल पालना

अद्भुत चित्र पर विचार करें, पहली बार 2012 में खोजा गया था । कम से कम छह प्रोटोप्लानेटरी डिस्क में, कुछ ट्विस्ट गैस और धूल के गोले के आकार के सर्पिल या आकाशगंगाओं की धूल में मिल जाते हैं।


एचएल वृष के युवा तारे के चारों ओर प्रोटोप्लानेटरी डिस्क में कई गाढ़े छल्ले होते हैं। खगोलविदों का मानना ​​है कि गठन की प्रक्रिया में ग्रहों ने इसमें जटिल संरचनाओं को काट दिया।

खगोलविदों के पास यह बताने के लिए दो मुख्य विचार हैं कि ये सर्पिल हथियार क्या बनाते हैं। दोनों पुराने, दशकों पुराने, गैलेक्टिक सर्पिल के सिद्धांत पर आधारित हैं। इस विचार के अनुसार, गैस और धूल एक नवजात तारे के चारों ओर घूमते हैं, और एक स्वर्गीय यातायात जाम की समानता में जमा होने लगते हैं। लेकिन फिर भी, कुछ प्राथमिक विकार का कारण होना चाहिए।

खगोलविदों ने सुझाव दिया है कि भारी डिस्क से घिरे सितारों में - जैसे कि कम से कम एक चौथाई तारे का खुद का वजन - गुरुत्वाकर्षण के अस्थिर वर्गों के कारण सर्पिल हथियारों के रूप में सामग्री का संचय हो सकता है। लेकिन शोधकर्ताओं ने कई सर्पिल डिस्क पाए, जिनका द्रव्यमान इस सीमा से बहुत कम है, जिसका अर्थ है कि कुछ अन्य तंत्र को यहां काम करना चाहिए।

शायद यह छिपे हुए कठपुतली को दोष देने के लायक है। 2015 में, एरिज़ोना के एक खगोल भौतिकीविद डोंग की अगुवाई में एक टीम ने सिमुलेशन बनाया, जिसमें दिखाया गया कि कैसे बृहस्पति की तुलना में थोड़ा बड़ा, विशालकाय सर्पिल भंवर दिखाई दे सकता है। ग्रह सीधे एक हाथ की नोक पर स्थित होगा, और सर्पिल को अपने पीछे खींचता है, कक्षा में घूम रहा है। इस मामले में, प्रत्येक सर्पिल शिकार को इंगित करने वाला एक विशाल तीर होगा - उत्पत्ति की प्रक्रिया में एक ग्रह।

2016 में, डोंग टीम ने सबूत पाया कि ये सर्पिल बड़े पैमाने पर निकायों द्वारा उत्पन्न किए जा सकते हैं। इस मामले में, स्टार HD 100453 की आरंभिक वस्तु एक बौना तारा थी, जिसे ग्रह की तुलना में नोटिस करना आसान है। और वह विचार की व्यवहार्यता का प्रमाण बन गया। "इसके बाद, लोगों ने इस मॉडल पर अधिक भरोसा करना शुरू किया," डोंग ने कहा।

आस्तीन की नोक पर इस तरह के ग्रह को खोजने से यह बात बंद हो जाएगी, लेकिन खगोलविदों को अभी भी इसकी उम्मीद है। द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में प्रकाशित एक हालिया पत्र में, जॉन्स हॉपकिंस विश्वविद्यालय के एक शोधकर्ता बीन वारेन के नेतृत्व में एक टीम ने MWC 758 सर्पिल पर डेटा एकत्र किया और उसका विश्लेषण किया, जो दस वर्षों से अधिक समय से एकत्र किया गया था।


MWC 758 के तारे के आस-पास के सर्पिल हथियार एक विशालकाय ग्रह द्वारा बनाए जा सकते हैं, जो किसी एक हथियार के अंत में स्थित होगा

व्रेन के विश्लेषण से पता चलता है कि इस समय के दौरान, कर्ल थोड़ा बदल सकता है, एक वर्ष में लगभग 6/10 डिग्री। रेन ने कहा कि यह रोटेशन एक आस्तीन की नोक पर एक विशाल ग्रह से मेल खाता है, जो हर 600 साल में घूमता है। लेकिन ऐसा ग्रह, यदि यह मौजूद है, तो अभी भी हमसे छिपा है।

बेशक, भले ही सर्पिल ग्रहों के साथ विशिष्ट रूप से जुड़े हों, लेकिन वे हमें सभी नवजात दुनिया में नहीं ले जाएंगे। सिमुलेशन में, सर्पिल पैटर्न बनाने के लिए केवल गैस दिग्गज पर्याप्त शक्तिशाली हैं। छोटे संसार को अन्य तरीकों से खोजना होगा। इसके अलावा, सभी प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क में सर्पिल नहीं होते हैं।

उदाहरण के लिए, नए SPHERE तस्वीरों में से कोई भी, सूरज जैसे सितारों के आसपास बनी डिस्क में सर्पिल भुजाएँ हैं। जैसा कि मैक्स प्लैंक एस्ट्रोनॉमिकल इंस्टीट्यूट के हेनिंग एवेनहॉस ने कहा, इससे पता चलता है कि सर्पिल की उपस्थिति लगभग सभी बड़े सितारों के आसपास अधिक प्रभावी है। लेकिन वे और कई अन्य प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क कुछ और प्रदर्शित करते हैं, अधिक आशाजनक: विराम।

दरारों में ग्रह

2014 के पतन में, खगोलविदों ने चिली एंडीज में रेडियो दूरबीनों की प्लेट का एक सेट ALMA की जाँच करते हुए, इसे सबसे विशाल प्रोटोप्लानेटरी डिस्क पर प्रशिक्षित करने का फैसला किया, जो उन्हें मिल सकती थी। जब एचएल वृषभ प्रणाली में आँसू और मोटी अंगूठियां दिखाती अंतिम तस्वीर प्रदर्शित की गई, तो हर कोई भौचक्का रह गया।

डिएगो पोर्टल्स यूनिवर्सिटी के एक खगोलशास्त्री लुकास चिएसा ने कहा, "हमने बाकी बैठक एचएल वृषभ के बारे में बात करते हुए बिताई।" अंतराल का अध्ययन करते हुए, इकट्ठे वैज्ञानिकों ने यह तर्क दिया कि क्या वे ग्रहों द्वारा बनाए गए थे। बाद में, ALMA के वैज्ञानिकों ने पास के एक अन्य सिस्टम TW हाइड्रा की छवियों की जांच की, जिस पर समान अंतराल और भी अधिक विस्तार से दिखाई दे रहे थे। लेकिन सिस्टम में से कोई भी इस बहस को हल नहीं कर सका कि क्या गठन ग्रहों के कारण टूट गया था, या कुछ और। "अभी भी बहस है," चीसा ने कहा।


एएलएमए वेधशाला के 66 एंटेना उनके ऊपर आकाश का अध्ययन करते हैं, जबकि चिली एंडिस में चिनेंटोर पठार पर।

सर्पिल की तरह, ग्रह और अन्य प्रभाव गैस के आकार को बदल सकते हैं। हजारों और लाखों वर्षों के लिए एक ग्रह इसमें एक फरसा काट देगा। कक्षा में घूमते समय, यह डिस्क सामग्री को अपनी ओर आकर्षित करेगा, साथ ही इसे खाली कटआउट छोड़कर कक्षा से तितर बितर करेगा ।

यह गुरुत्व उत्कीर्णन संचयी होना चाहिए। सर्पिल बनाने के लिए, आपको बृहस्पति से अधिक की आवश्यकता होती है - लेकिन दुनिया को नेप्च्यून के आकार की दुनिया, या यहां तक ​​कि पृथ्वी जितना छोटा है, ध्यान देने योग्य कटआउट बना सकते हैं, बर्कले में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के एक खगोल भौतिकीविद् जेफरी फांग ने कहा।

"इन सभी ग्रहों में पर्याप्त पर्याप्त कटआउट बनाने की क्षमता है, ताकि हम उन्हें आज के उपकरणों के साथ आसानी से देख सकें," उन्होंने कहा। क्या महत्वपूर्ण है, ये कटआउट निकट भविष्य में छोटे ग्रहों के गठन के अध्ययन के लिए हमारा एकमात्र मौका हो सकता है, जो कि डिस्क में बृहस्पति के आकार की तुलना में दुनिया में नोटिस करना और भी मुश्किल होगा।

ग्रह नहीं तो ऐसे खंड क्या बना सकते हैं? डिस्क का चुंबकीय क्षेत्र अशांति के साथ क्षेत्रों का निर्माण कर सकता है, उन क्षेत्रों से सामग्री को तेज कर सकता है जो खाली चुंबकीय "मृत क्षेत्र" बन सकते हैं। या रासायनिक संरचना में अचानक परिवर्तन ग्रह के काम के समान अंतर पैदा कर सकता है। उदाहरण के लिए, स्टार सिस्टम की बर्फ रेखा गर्म आंतरिक डिस्क के बीच की सीमा को चिह्नित करती है, जहां पानी भाप के रूप में मौजूद होता है, और बाहरी डिस्क, जहां पानी ठोस कणिकाओं में जम जाता है। इसी तरह के संक्रमण अन्य पदार्थों में होते हैं, उदाहरण के लिए, कार्बन मोनोऑक्साइड और अमोनिया।

यह भ्रम खगोलविदों को एक उत्तर की कुंजी की तलाश करने के लिए मजबूर करता है। "सबसे अच्छा, हम वास्तव में ग्रह को अलग देखेंगे," फेंग ने कहा। तकनीकी रूप से, वर्तमान तकनीक स्वयं ग्रह को नहीं देख पाएगी, लेकिन ग्रह के चारों ओर उस पर गिरने वाली सामग्री की एक डिस्क। यदि ऐसा संकेत एक सर्पिल या अंतराल के साथ जुड़ा हो सकता है, तो इससे पर्यवेक्षकों को नई दुनिया और डिस्क गुणों की एक दूसरे के साथ तुलना करने में बेहतर मदद मिलेगी।

रुको, शायद लंबे समय तक नहीं। "सबसे दिलचस्प तस्वीरें जो मैंने देखीं, वे अभी तक प्रकाशित नहीं हुई हैं," चीसा ने कहा, जिन्होंने विवरण में जाने से इनकार कर दिया। "आने वाले महीनों में, हम कई बहुत दिलचस्प चीजों के सामने आने की उम्मीद कर सकते हैं।"

अगली पीढ़ी के टेलिस्कोप भी मदद करने में सक्षम होने चाहिए। जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप अवरक्त तरंगों पर डिस्क के अंदर देखने और ग्रहों को सीधे खोजने में सक्षम होगा। इसकी लॉन्चिंग हाल ही में फिर से शुरू हुई है, इस बार 2020 के लिए।


वर्तमान में चिली में बनाया जा रहा बेहद बड़ा टेलीस्कोप ऊपरी वातावरण में कृत्रिम "तारे" बनाने के लिए लेजर का उपयोग करेगा, जो शोधकर्ताओं को आकाश की झिलमिलाहट को दूर करने की अनुमति देगा।

30-मीटर दूरबीन के लिए ग्रह निर्माण की प्रक्रिया को फंसाने की समस्या "एक उत्कृष्ट वैज्ञानिक चुनौती" है, स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के ब्रूस मैकिन्टोश ने कहा, जो जीपीआई टीम चलाता है। इस आकार की वेधशालाएं, जैसे कि वर्तमान में चिली में निर्मित होने वाली अत्यंत विशाल दूरबीन , प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क के अंदर और भी छोटे आकार की संरचनाओं को देख सकेंगी।

और जब ऐसा होता है, ग्रह गठन के अवलोकन को स्वीकार करना "सफलता" होगा, डोंग ने कहा। क्या दुनिया के जन्म के बारे में एक गणितीय कहानी थी वास्तविक समय में वास्तविक आंकड़ों में खेला जाएगा। "और यह सब हमारे अपने मूल के मूल प्रश्न से जुड़ा है।"