सार:
खगोलविदों ने पहली बार अभूतपूर्व विस्तार से एक दूर के विशाल एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल के किनारे के स्थानिक वितरण को मैप करने के लिए नासा के जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप का उपयोग किया। अवलोकनों से पता चला कि WASP-17b नाम के इस ग्रह का वातावरण ग्रह के चारों ओर समान रूप से वितरित नहीं है, लेकिन विभिन्न क्षेत्रों में स्पष्ट आकार में अंतर दिखाता है। उनमें से, ग्रह के शाम की ओर का वातावरण बाहर की ओर फैला हुआ है, और तापमान सुबह की ओर की तुलना में काफी अधिक है।
इस अध्ययन का नेतृत्व संयुक्त राज्य अमेरिका में कॉर्नेल विश्वविद्यालय और यूनाइटेड किंगडम में ब्रिस्टल विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने संयुक्त रूप से किया था, और परिणाम 14 अक्टूबर, 2026 को "नेचर एस्ट्रोनॉमी" पत्रिका में प्रकाशित हुए थे। अनुसंधान दल ने तारे के सामने से गुजरने पर ग्रह के वायुमंडल के किनारे से गुजरने वाली तारों की रोशनी का विश्लेषण करने के लिए "ट्रांसमिशन स्ट्रिंग्स" नामक एक नई तकनीक का उपयोग किया, जिससे वायुमंडलीय जानकारी विभाजित हो गई जो आमतौर पर अतीत में विभिन्न स्थानों में विलय हो गई थी। इस परिणाम से न केवल WASP-17b के वायुमंडल की असममित संरचना का पता चलता है, बल्कि भविष्य में दूर के ग्रहों के मौसम मानचित्र बनाने का एक नया तरीका भी खुलता है।
WASP-17b पृथ्वी से लगभग 1,300 प्रकाश वर्ष दूर है और यह एक प्रकार का पिंड है जिसे खगोलशास्त्री "गर्म बृहस्पति" कहते हैं। ऐसे ग्रह आमतौर पर भारी गैस दानव होते हैं, लेकिन सौर मंडल में बृहस्पति के विपरीत, वे अपने मूल सितारों के बहुत करीब परिक्रमा करते हैं और इसलिए तीव्र तारकीय विकिरण से गर्म होते हैं।
WASP-17b का आकार विशेष रूप से आकर्षक है। इसका व्यास बृहस्पति से लगभग दोगुना है, लेकिन इसका द्रव्यमान बृहस्पति से लगभग आधा ही है। अत्यधिक विस्तारित वायुमंडल के कारण, ग्रह का औसत वायुमंडलीय तापमान लगभग 1,500 डिग्री सेल्सियस है। इसे अपने मूल तारे की परिक्रमा करने में केवल 3.7 पृथ्वी दिन लगते हैं। अत्यधिक कक्षीय वातावरण इसके वातावरण को सौर मंडल के ग्रहों से बिल्कुल अलग बनाता है।
इस ग्रह के बारे में एक और विशेष विशेषता है: यह ज्वारीय लॉकिंग प्रभाव से प्रभावित होता है, हमेशा अपने मूल तारे की ओर एक ही तरफ का सामना करता है। इसलिए, ग्रह का आधा हिस्सा स्थायी रूप से तारे से प्रकाशित होता है, जबकि दूसरा आधा हिस्सा लगातार अंधेरे में रहता है। भले ही ग्रह स्वयं पृथ्वी की तरह पूरे दिन-रात के चक्र से नहीं गुजरता है, फिर भी इसका वायुमंडल तेज हवाओं के माध्यम से गर्मी को दिन से रात की ओर स्थानांतरित कर सकता है।
शोधकर्ताओं ने पाया कि यह ऊष्मा परिवहन ग्रह के वायुमंडल में सुबह और शाम के क्षेत्रों के बीच महत्वपूर्ण अंतर पैदा करता है। दिन और रात के जंक्शन पर स्थित शाम के हिस्से में दिन की ओर से थर्मल वायु प्रवाह के प्रभाव के कारण काफी अधिक तापमान होता है, और वातावरण भी बाहर की ओर फैलता है। इसके विपरीत, सुबह का वातावरण ठंडा रात के क्षेत्र से गुजरते समय ठंडा हो जाता है, जिससे यह समग्र रूप से अधिक संकुचित हो जाता है।
अनुसंधान टीम द्वारा माप के अनुसार, WASP-17b के सुबह के समय वायुमंडलीय तापमान लगभग 590 डिग्री सेल्सियस है, जबकि शाम के समय यह लगभग 1250 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। दोनों के बीच का अंतर लगभग 660 डिग्री सेल्सियस या लगभग 1200 डिग्री फ़ारेनहाइट है। शाम की ओर का वातावरण सुबह की तुलना में लगभग 1.8 गुना अधिक बाहर की ओर फैला होता है।
यदि कोई केवल ग्रह की समग्र रूपरेखा को देखता है तो यह अंतर आसानी से नज़रअंदाज हो जाता है। अतीत में, जब खगोलविदों ने अपने तारों के सामने से गुजरने वाले एक्सोप्लैनेट के कारण होने वाले प्रकाश परिवर्तनों का विश्लेषण किया, तो उन्होंने आमतौर पर ग्रह के चारों ओर वायुमंडल के किनारे को एक समान त्रिज्या के साथ एक अंगूठी के रूप में अनुमानित किया, और फिर पूरे रिंग में वर्णक्रमीय संकेतों को जोड़ दिया। यह किसी ग्रह के वायुमंडल की संरचना का प्रभावी ढंग से विश्लेषण करता है, लेकिन क्षेत्रों के बीच तापमान और संरचना में अंतर को छिपा सकता है।
इस अध्ययन में प्रयुक्त नई पद्धति इस दृष्टिकोण को बदल देती है। यह मानने के बजाय कि किसी ग्रह के वायुमंडल के किनारे की त्रिज्या हर जगह समान है, शोधकर्ता अलग-अलग दिशाओं में वायुमंडल के आकार को फिर से बनाने के लिए ग्रह के केंद्र से वायुमंडल के बाहरी किनारे तक की दूरी को व्यक्तिगत रूप से मापने का प्रयास करते हैं।
ब्रिस्टल विश्वविद्यालय के खगोलभौतिकीविद् डेविड ग्रांट और हन्ना वेकफोर्ड द्वारा विकसित इस तकनीक को शोधकर्ता "ट्रांसमिसिव स्ट्रिंग्स" कहते हैं, जिसे ट्रांजिट मैपिंग तकनीक के रूप में भी जाना जाता है। यह विधि वायुमंडल के किनारे पर विभिन्न क्षेत्रों से संकेतों का विश्लेषण करने के लिए तारे के सामने से गुजरने पर प्रकाश में परिवर्तन का उपयोग करती है।
जब कोई एक्सोप्लैनेट अपने मूल तारे के सामने से गुजरता है, तो तारे द्वारा उत्सर्जित प्रकाश का कुछ हिस्सा ग्रह के बाहरी वातावरण से होकर गुजरता है और फिर पृथ्वी तक पहुंचता है। वायुमंडल में विभिन्न गैस अणु प्रकाश की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करते हैं, इसलिए विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर तारों के प्रकाश में परिवर्तन का विश्लेषण करके, शोधकर्ता यह अनुमान लगा सकते हैं कि वायुमंडल में कौन सी सामग्री निहित है और उन सामग्रियों को विभिन्न स्थानों पर कैसे वितरित किया जाता है।
उसी समय, यदि वातावरण कहीं अधिक गर्म है, तो गैस के विस्तार के कारण यह बाहर की ओर अधिक दूर तक फैल जाएगी। इस परिवर्तन को मापकर, शोधकर्ता पूरे वलय के औसत के बजाय, विभिन्न दिशाओं में किसी ग्रह के वायुमंडल की वास्तविक सीमा निर्धारित कर सकते हैं।
अनुसंधान टीम ने विश्लेषण करने के लिए मार्च 2023 में जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप द्वारा प्राप्त अवलोकन डेटा का उपयोग किया। अवलोकनों में निकट दृश्य प्रकाश से मध्य-अवरक्त तक कई तरंग दैर्ध्य बैंड को कवर करने वाले तीन उपकरणों का उपयोग किया गया। विश्लेषण पूरा करने के लिए, शोधकर्ताओं को 24 बैंड के डेटा को अलग से संसाधित करने की आवश्यकता है। प्रत्येक बैंड की फिटिंग गणना के लिए बड़ी मात्रा में कंप्यूटिंग संसाधनों की आवश्यकता होती है। एक बैंड के विश्लेषण के लिए दो सप्ताह तक लगातार चलने के लिए लगभग 40 कंप्यूटिंग कोर की आवश्यकता होती है।
जटिल डेटा प्रोसेसिंग के बाद, अनुसंधान टीम ने अंततः ग्रह के वायुमंडल के किनारे पर विभिन्न कोणों से वर्णक्रमीय जानकारी प्राप्त की, और इसकी असमान स्थानिक संरचना का पुनर्निर्माण किया।
नतीजों से पता चलता है कि ग्रह के भूमध्य रेखा के पास एक शक्तिशाली वायुमंडलीय जेट है, जो स्थायी रूप से प्रकाशित हिस्से से गर्मी को दूसरी तरफ ले जाता है जो लगातार अंधेरे में रहता है। वायुमंडलीय परिसंचरण की दिशा और ग्रह के घूर्णन के कारण, शाम का पक्ष दिन के मुकाबले अधिक गर्मी बरकरार रखता है और इसलिए सुबह की तुलना में अधिक गर्म और अधिक विस्तारित होता है।
यह ध्यान देने योग्य है कि यह खोज सैद्धांतिक गणना और कंप्यूटर सिमुलेशन के माध्यम से शोधकर्ताओं की पिछली भविष्यवाणियों के साथ अत्यधिक सुसंगत है। अनुसंधान दल को मूल रूप से उम्मीद थी कि WASP-17b जैसे गर्म बृहस्पति में सुबह और शाम के क्षेत्रों के बीच महत्वपूर्ण तापमान अंतर होगा, और इस अवलोकन ने इस निर्णय की पुष्टि की।
कॉर्नेल विश्वविद्यालय में अध्ययन के प्रमुख नेता लिली एल्डरसन ने कहा कि यह परिणाम साबित करता है कि एक एक्सोप्लैनेट का वातावरण वास्तव में एक जटिल स्थानिक संरचना के साथ एक त्रि-आयामी प्रणाली है, और यह केवल एक समान गैस परत नहीं है जिसे औसत तापमान या एकल स्पेक्ट्रम द्वारा वर्णित किया जा सकता है। निष्कर्ष निकालने के लिए केवल कंप्यूटर सिमुलेशन पर निर्भर रहने की तुलना में टिप्पणियों के माध्यम से सैद्धांतिक भविष्यवाणियों को सीधे सत्यापित करना पूरी तरह से अलग मामला है।
शोधकर्ताओं ने ग्रह के वायुमंडल में जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड का भी विश्लेषण किया। नतीजे बताते हैं कि दोनों गैसें आम तौर पर ग्रह के वायुमंडल के किनारे पर समान रूप से वितरित होती हैं, जो पिछले कंप्यूटर मॉडल के अनुरूप है। हालाँकि, क्योंकि शाम की तरफ का वातावरण अधिक विस्तारित होता है और गैसों द्वारा उत्पन्न वर्णक्रमीय संकेत अधिक मजबूत होते हैं, शोधकर्ताओं के लिए इस तरफ संबंधित पदार्थों की सामग्री को मापना आसान होता है।
इसके विपरीत, बादलों के वितरण में अभी भी अनिश्चितताएं हैं। विभिन्न मॉडलों ने बादलों के स्थान के लिए अलग-अलग स्पष्टीकरण दिए हैं। एक मॉडल का मानना है कि बादल मुख्यतः ठंडी सुबह की ओर दिखाई दे सकते हैं, जबकि ध्रुवों से शाम की ओर तक फैले क्षेत्र के हिस्से अपेक्षाकृत बादलों से रहित होते हैं; कोई अन्य मॉडल बादलों की विशिष्ट प्रकृति को स्पष्ट रूप से निर्धारित नहीं कर सकता है।
शोधकर्ताओं ने बताया कि WASP-17b के विभिन्न क्षेत्रों में तापमान उस तापमान सीमा तक फैला है जहां सिलिकेट बादल और नमक के बादल बन सकते हैं। इसलिए, ग्रह के विभिन्न क्षेत्रों में विभिन्न प्रकार के बादल मौजूद हो सकते हैं। इन बादलों की संरचना और स्थानिक वितरण को और अधिक निर्धारित करने के लिए भविष्य में अधिक परिष्कृत मध्य-अवरक्त अवलोकनों की आवश्यकता होगी।
इसके अलावा, अनुसंधान टीम वर्तमान में विश्लेषण के हिस्से में मानती है कि ग्रह के उत्तरी और दक्षिणी गोलार्धों में लगभग सममित संरचना है, जो अन्य एक्सोप्लैनेट पर लागू नहीं हो सकती है। उपलब्ध अवलोकनों में तरंग दैर्ध्य की सीमा वायुमंडल के किनारों पर सूक्ष्म परिवर्तनों को भी छिपा सकती है। इसलिए, हालांकि इस शोध ने महत्वपूर्ण प्रगति की है, ग्रह के वायुमंडलीय मॉडल को बेहतर बनाने के लिए वैज्ञानिकों को अभी भी और अधिक अवलोकनों की आवश्यकता है।
शोधकर्ताओं का मानना है कि इस काम का वास्तविक महत्व सिर्फ यह पता लगाना नहीं है कि किसी ग्रह का वातावरण पर्याप्त रूप से सममित नहीं है, बल्कि यह साबित करना है कि खगोलविदों के पास दूर के ग्रहों के विभिन्न क्षेत्रों में स्थानीय पर्यावरण का अध्ययन करने की क्षमता होने लगी है।
अब तक, खगोलविदों ने 6,000 से अधिक एक्सोप्लैनेट की पुष्टि की है, लेकिन मनुष्य अभी भी उनमें से अधिकांश के वायुमंडल के बारे में सीमित औसत जानकारी ही प्राप्त कर सके हैं। यहां तक कि सबसे उन्नत दूरबीनों के साथ भी, शोधकर्ताओं के लिए इन दूर की दुनिया की सतहों या बादलों की सीधे छवि बनाना मुश्किल है, इसलिए उनके भौतिक गुणों का अनुमान अक्सर वर्णक्रमीय और चमक परिवर्तनों के माध्यम से अप्रत्यक्ष रूप से लगाया जा सकता है।
नई ट्रांसमिशन स्ट्रिंग तकनीक किसी ग्रह के वायुमंडल के किनारे पर विभिन्न स्थानों पर सिग्नल को अलग कर सकती है, जिससे शोधकर्ताओं को भूमध्य रेखा से ध्रुवों तक और सुबह से शाम तक तापमान और रासायनिक संरचना में परिवर्तन का अध्ययन करने की अनुमति मिलती है। इसका मतलब यह है कि भविष्य में, वैज्ञानिकों से अपेक्षा की जाती है कि वे धीरे-धीरे किसी ग्रह की औसत वायुमंडलीय विशेषताओं को मापने से अधिक विस्तृत त्रि-आयामी वायुमंडलीय संरचनाओं के मानचित्रण की ओर रुख करेंगे।
अनुसंधान टीम ने कहा कि चूंकि यह तकनीक अधिक एक्सोप्लैनेट पर लागू होती है, खगोलविद धीरे-धीरे वायु प्रवाह संरचना, स्थानीय तापमान परिवर्तन और विभिन्न अक्षांशों पर बादल वितरण की पहचान कर सकते हैं, और भविष्य में दूर के ग्रहों पर बड़े तूफानों का भी अध्ययन कर सकते हैं।
WASP-17b के लिए, जो पृथ्वी से 1,300 प्रकाश वर्ष दूर है, इस अवलोकन से इसके जटिल वायुमंडलीय प्रणाली का केवल एक हिस्सा ही पता चला। लेकिन शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि इन दूर की दुनिया तक सीधी पहुंच के बिना भी, वे किसी ग्रह के वायुमंडल से गुजरते समय तारे की रोशनी द्वारा छोड़े गए सूक्ष्म परिवर्तनों का उपयोग उसके अंदर अदृश्य मौसम संरचनाओं के पुनर्निर्माण के लिए कर सकते हैं। यह प्रगति एक्सोप्लैनेट की जलवायु, परिसंचरण और वायुमंडलीय विकास के भविष्य के अध्ययन के लिए नए अवलोकन उपकरण प्रदान करती है।
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