खगोलविदों ने पहली बार अपने तारे के रहने योग्य क्षेत्र में स्थित एक चट्टानी एक्सोप्लैनेट पर वायुमंडल के संकेतों को दर्ज किया है। ग्रह LHS 1140b, जो एक लाल बौने के चारों ओर घूमता है, अपनी गैसीय परत की ऊपरी परतों से हीलियम का उत्सर्जन प्रदर्शित करता है। यह अनुमान लगाया जाता है कि इस परत की गहरी परतों में भारी रासायनिक तत्व हो सकते हैं। अध्ययन के परिणाम वैज्ञानिक पत्रिका साइंस में प्रकाशित किए गए थे।
एक्सोप्लैनेट के अध्ययन का महत्व
एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल के अध्ययन और विशेषताओं का निर्धारण करना उनके निर्माण और विकास के मौजूदा मॉडलों की जांच करने के साथ-साथ जीवन को बनाए रखने की उनकी संभावित क्षमता का आकलन करने के लिए भी महत्वपूर्ण है। उन ग्रहों में विशेष रुचि है जिनके भौतिक पैरामीटर पृथ्वी के मापदंडों के समान हैं, लेकिन उनका अध्ययन उनके छोटे आकार और कम चमक के कारण मुश्किल है।
छोटे सितारों, जैसे कि लाल बौनों के चारों ओर घूमने वाली प्रणालियाँ, इस समस्या का समाधान प्रदान करती हैं। हालांकि, ये तारे हमारे सूर्य जैसे बड़े सितारों की तुलना में अधिक सक्रिय होते हैं, जिससे एक्सोप्लैनेट के अपने वायुमंडल को खोने का खतरा बढ़ जाता है। आम तौर पर, छोटे चट्टानी एक्सोप्लैनेट या तो वायुमंडल का पता नहीं लगाते हैं, या वे अत्यधिक विरल होते हैं। हाल तक, वैज्ञानिक रहने योग्य क्षेत्रों में ऐसे पिंडों पर वायुमंडल की उपस्थिति के कोई ठोस सबूत नहीं ढूंढ पाए थे।
अवलोकन की कार्यप्रणाली और डेटा
स्मिथसोनियन एस्ट्रोफिजिकल ऑब्जर्वेटरी के कॉलिन चेरुबीम के नेतृत्व में खगोलविदों की टीम ने रहने योग्य क्षेत्र में एक चट्टानी एक्सोप्लैनेट पर वायुमंडल के अस्तित्व के पहले स्पष्ट प्रमाण की घोषणा की। LHS 1140 प्रणाली का अवलोकन ग्राउंड मैगेलैनिक टेलीस्कोप पर स्थापित इन्फ्रारेड एशेले-स्पेक्ट्रोग्राफ WINERED का उपयोग करके किया गया था। डेटा 23 सितंबर 2024 को एकत्र किया गया था। इस काम के दौरान, दो एक्सोप्लैनेट के तारे के पारगमन अवधियों के बाहर 35 स्पेक्ट्रा प्राप्त किए गए, साथ ही LHS 1140c के 12 पारगमन और LHS 1140b के 23 पारगमन दर्ज किए गए।
तारकीय प्रणाली की विशेषताएं
इस प्रणाली का मूल तारा तीन अरब वर्ष से अधिक पुराना, कम सक्रिय लाल बौना है, जो सूर्य से 48.8 प्रकाश वर्ष दूर स्थित है। बौने के सबसे करीब का ग्रह, LHS 1140c, का द्रव्यमान पृथ्वी के द्रव्यमान का लगभग 1.91 गुना और संतुलन तापमान 420 केल्विन है, जबकि यह पृथ्वी की तुलना में लगभग पांच गुना अधिक सौर विकिरण प्राप्त करता है। ग्रह LHS 1140b तारे से दूर स्थित है और रहने योग्य क्षेत्र में है। पहले इस एक्सोप्लैनेट पर एक वायुमंडल वाला हाइकेयन होने का अनुमान लगाया गया था। LHS 1140b का द्रव्यमान पृथ्वी के द्रव्यमान का 5.6 गुना और त्रिज्या पृथ्वी की त्रिज्या का 1.73 गुना है, जो पृथ्वी जैसे संघटन वाले चट्टानी पिंड के मॉडल से मेल खाता है, लेकिन इसमें कम घनत्व वाला अतिरिक्त घटक है - या तो वायुमंडल या उच्च जल सामग्री।
LHS 1140b पर एक वर्ष 24.7 पृथ्वी दिवस लंबा होता है, और इसका संतुलन तापमान केवल 226 केल्विन है, जबकि तारे से प्राप्त विकिरण का स्तर पृथ्वी पर सूर्य के विकिरण स्तर का 42 प्रतिशत है। LHS 1140c के विपरीत, जहां वायुमंडल के कोई संकेत नहीं मिले हैं, शोधकर्ताओं ने LHS 1140b के स्पेक्ट्रा में ट्रांजिट से पहले, दौरान और बाद में मेटास्टेबल हीलियम के अत्यधिक अवशोषण को देखा। इस घटना को ग्रह की विरल ऊपरी वायुमंडल से उसके कक्षीय गति के दौरान बाहर निकलने वाले हीलियम द्वारा बनने वाले पूंछ मॉडल से समझाया जा सकता है।
रिसाव के कारण और वायुमंडल की संरचना
यह अनुमान लगाया जाता है कि हीलियम का रिसाव मुख्य रूप से तारे के उच्च ऊर्जा विकिरण के कारण होता है। LHS 1140b तक पहुंचने वाले एक्स-रे विकिरण का प्रवाह पृथ्वी को सूर्य से मिलने वाले प्रवाह से 2.7-16 गुना अधिक है। शोधकर्ताओं ने गणना की कि वर्तमान वायुमंडलीय रिसाव की सैद्धांतिक ऊपरी सीमा प्रति सेकंड 5 × 10^9 ग्राम है। LHS 1140b के वायुमंडल की ऊपरी परतों में हाइड्रोजन की तुलना में हीलियम की मात्रा बहुत कम है। पिछले अवलोकनों ने मीथेन और हाइड्रोजन सल्फाइड से पानी के बादलों या धुंध की संभावना को खारिज कर दिया है। यह अनुमान है कि वायुमंडल की गहरी परतें नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और कार्बन जैसे हीलियम से भारी तत्वों से समृद्ध हो सकती हैं।
इसके अलावा, यदि एक्सोप्लैनेट पर बड़ी मात्रा में पानी मौजूद है, तो ट्रोपोपॉज़ में संभावित ठंडे जाल के कारण इसका रिसाव धीमा हो सकता है, जो ऊपरी वायुमंडल में हाइड्रोजन की कमी की भी व्याख्या कर सकता है। 2025 में LHS 1140b के वायुमंडल से हीलियम के दृश्य रिसाव की अनुपस्थिति इस प्रक्रिया के परिवर्तनशील स्वभाव के कारण हो सकती है।
तारे के बारे में अतिरिक्त खोजें
अलग से उल्लेख किया गया है कि खगोलविदों ने स्थापित किया है कि मिल्की वे में बहुत कम धातु वाला लाल विशालकाय SMSS 0224−5737 कमजोर r-प्रक्रिया तत्वों की उच्च सांद्रता प्रदर्शित करता है। वैज्ञानिकों का मानना है कि यह इंगित करता है कि यह तारा ऐसे गैस से बना था जो एक चुम्बकीय रूप से घूमने वाले सुपरनोवा से उत्सर्जित पदार्थ से दूषित था। इस कार्य का प्रीप्रिंट arXiv.org वेबसाइट पर उपलब्ध है।
