क्या इन डिस्क में गैप ग्रहों के कारण होता है?

खगोलविद दूर के युवा सितारों को बनते ही देखना पसंद करते हैं। तारे एक आणविक बादल से पैदा होते हैं, और एक बार जब उस बादल में पर्याप्त मात्रा में पदार्थ आपस में टकराते हैं, तो संलयन प्रज्वलित होता है और एक तारा अपना जीवन शुरू करता है। तारे के निर्माण से बचे हुए पदार्थ को परिस्थितिजन्य डिस्क कहा जाता है।

जैसे ही परिस्थितिजन्य डिस्क में सामग्री अब-घूर्णन तारे के चारों ओर घूमती है, यह अलग-अलग ग्रहों में टकराती है। जैसे ही ग्रह इसमें बनते हैं, वे उस डिस्क में अंतराल छोड़ देते हैं। या तो हम सोचते हैं।

सबसे अधिक देखे जाने वाले युवा सितारों में से एक को एचएल तौरी कहा जाता है। यह वृष राशि में है और लगभग 450 प्रकाश वर्ष दूर है। अटाकामा लार्ज मिलिमीटर एरे (एएलएमए) ने 2014 में एचएल टौरी की एक प्रसिद्ध छवि को कैप्चर किया। वह छवि एएलएमए द्वारा ली गई अब तक की सबसे तेज छवि है।

यह ALMA द्वारा ली गई अब तक की सबसे तीक्ष्ण छवि है - NASA/ESA हबल स्पेस टेलीस्कॉप के साथ दृश्य प्रकाश में नियमित रूप से प्राप्त की गई तुलना में तेज। यह युवा स्टार एचएल टौरी के आसपास के प्रोटोप्लानेटरी डिस्क को दर्शाता है। इस तरह के युवा सितारों और सीआई ताऊ के साथ, अवलोकन डिस्क के भीतर उपसंरचनाओं को प्रकट करते हैं जो पहले कभी नहीं देखे गए हैं और यहां तक ​​कि सिस्टम के भीतर अंधेरे पैच में ग्रहों की संभावित स्थिति को भी दिखाते हैं। इस तस्वीर में एचएल में देखी गई विशेषताएं टौरी प्रणाली को लेबल किया जाता है। श्रेय: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

तब से, खगोलविदों ने अन्य युवा सितारों को देखा है, और उनके डिस्क में अंतराल भी पाए हैं। ध्यान दें कि ALMA, जैसा कि इसके नाम से पता चलता है, एक दृश्य प्रकाश दूरबीन नहीं है। परिस्थितिजन्य डिस्क में इतनी अधिक गैस और धूल होती है कि दृश्य प्रकाश उनका अध्ययन करने के लिए बेकार है। ALMA इन्फ्रारेड और रेडियो तरंगों के बीच प्रकाश की तरंग दैर्ध्य में देखता है, इसलिए यह गैस और धूल की घूमती हुई डिस्क में देख सकता है।

एक नए अध्ययन ने 18 युवा सितारों और उनके डिस्क को देखा, और इस बात के प्रमाण मिले कि उनमें से 8 सितारों में वे 'वेग किंक' हैं जो युवा, अभी भी बनने वाले ग्रहों की उपस्थिति का संकेत दे सकते हैं। अध्ययन का शीर्षक है ' DSHARP सर्कमस्टेलर डिस्क में केप्लरियन रोटेशन से नौ स्थानीयकृत विचलन: अंतराल को तराशने वाले प्रोटोप्लैनेट के लिए गतिज साक्ष्य ।' अध्ययन के प्रमुख लेखक मोनाश विश्वविद्यालय, ऑस्ट्रेलिया के क्रिस्टोफ़ पिंटे और ग्रेनोबल आल्प्स, फ्रांस विश्वविद्यालय हैं)। पेपर द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में प्रकाशित हुआ है।

हालांकि खगोलविद परिस्थितिजन्य डिस्क में अंतराल देख सकते हैं, लेकिन वे ग्रहों को नहीं देख सकते हैं। दुनिया की कुछ बेहतरीन दूरबीनों के साथ वर्षों के प्रयास के बाद, खगोलविदों ने केवल सीधे छवि बनाई है एक एकल एक्सोप्लैनेट लगभग एक तारे के अंतराल में। तो भले ही यह स्पष्ट प्रतीत हो कि शिशु ग्रह जिम्मेदार हैं, और वास्तव में कोई अन्य तरीका नहीं है जिससे वे बन सकें, यह अभी भी एक अप्रमाणित सिद्धांत है। यह नया अध्ययन इस मामले को बनाने में मदद करता है कि परिस्थितिजन्य डिस्क में कम से कम कुछ देखे गए अंतराल ग्रहों के कारण होते हैं।

इस अध्ययन में के डेटा का इस्तेमाल किया गया उच्च कोणीय संकल्प पर डिस्क सबस्ट्रक्चर (डीएसएचएआरपी) परियोजना। DSHARP आस-पास के उज्ज्वल परिस्थितिजन्य डिस्क (जिसे प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क भी कहा जाता है) का अध्ययन करने के लिए ALMA का उपयोग करता है। वेबसाइट के अनुसार, DSHARP को 'डिस्क सामग्री के वितरण में छोटे पैमाने के सबस्ट्रक्चर की व्यापकता, रूपों, स्थानों, आकारों और आयामों का आकलन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और वे ग्रह निर्माण प्रक्रिया से कैसे संबंधित हो सकते हैं।'

DSHARP 20 उज्ज्वल, निकट, बड़े प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क का सर्वेक्षण कर रहा है। छवि क्रेडिट: डीएसएचएआरपी

डिस्क में अंतराल के लिए अन्य उम्मीदवार स्पष्टीकरण हैं। एक है स्नो लाइन्स, या फ्रॉस्ट लाइन्स। एक परिस्थितिजन्य मलबे की डिस्क में, एक ठंढ रेखा तारे से दूरी होती है जहां यह वाष्पशील के जमने के लिए पर्याप्त ठंडा होता है। इसमें न केवल पानी की बर्फ, बल्कि अमोनिया, मीथेन, कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य भी शामिल हैं। ठंढ रेखा से परे, ये पदार्थ ठोस बर्फ के दानों में जम जाते हैं।

इन अंतरालों के लिए एक अन्य संभावित व्याख्या धूल के दाने की सिंटरिंग है। वह तब होता है जब धूल गर्मी और दबाव के माध्यम से एक ठोस संरचना में जमा हो जाती है, लेकिन पिघले बिना। वैज्ञानिकों की एक टीम ने उस विचार की खोज की यह कागज़ .

अन्य उम्मीदवारों में मैग्नेटो-हाइड्रोडायनामिक प्रभाव, आंचलिक प्रवाह और स्व-प्रेरित धूल जाल शामिल हैं। एचएल टौरी और उसके छल्ले की 2014 एएलएमए छवि के बाद, शोधकर्ताओं ने इन सभी संभावित स्पष्टीकरणों के पक्ष में साक्ष्य प्रस्तुत करने वाले कई पत्र प्रकाशित किए।

अटाकामा लार्ज मिलिमीटर/सबमिलीमीटर एरे (एएलएमए) बनाने वाले तीन व्यंजन। छवि क्रेडिट: एच. काल्डेरोन - ALMA (ESO/NRAO/NAOJ)

लेकिन उनमें से कोई भी उतना पेचीदा नहीं है जितना कि शिशु ग्रह की व्याख्या। और चूंकि अब हम जानते हैं कि अधिकांश, यदि सभी नहीं, तो तारे एक्सोप्लैनेट की मेजबानी करते हैं, यह समझ में आता है।

ALMA केवल इन युवा सितारों और उनके मलबे के डिस्क की तस्वीरें नहीं लेता है। यह डिस्क में गैस वितरण का अध्ययन करने के लिए अपनी शक्ति का उपयोग करता है। नीचे दी गई छवि नए अध्ययन से है। यह एक ही डिस्क के वेग माप के साथ पांच डिस्क में गैस वितरण की तुलना करता है।

बाईं ओर का स्तंभ अध्ययन में पांच परिस्थितिजन्य मलबे डिस्क में गैस वितरण को दर्शाता है। दाईं ओर विभिन्न वेग चैनलों में उन डिस्क में गैस के माप हैं। वे चित्र 'वेग किंक' दिखाते हैं। छवि क्रेडिट: सी. पिंटे एट अल, 2020।

इस नए अध्ययन के केंद्र में 'वेग किंक' कहा जाता है।

एचएल टौरी और अन्य युवा सितारों के चारों ओर परिस्थितिजन्य मलबे की डिस्क काफी हद तक गैस से बनी है, और यह घूम रही है। जैसे-जैसे यह घूमता है, इसकी गति किसके द्वारा नियंत्रित होती है केप्लरियन वेग . केप्लरियन वेग वर्णन करता है कि सामग्री की एक डिस्क को कैसे चलना चाहिए जब उसके केंद्र में एक विशाल शरीर का प्रभुत्व हो। लेकिन जैसा कि ऊपर की छवि से पता चलता है, गैस में किंक हैं। नए पेपर के लेखकों के अनुसार, ये किंक युवा ग्रहों के प्रमाण हैं।

कागज से: 'एम्बेडेड ग्रह अपने आसपास के क्षेत्र में केप्लरियन गैस के प्रवाह को परेशान करते हैं, लिंडब्लैड प्रतिध्वनि में सर्पिल तरंगों को उनकी कक्षाओं के अंदर और बाहर दोनों जगह लॉन्च करते हैं।'

20 युवा सितारों में से कम से कम एक के लिए, बाधित प्रवाह बड़े गैस दिग्गजों का प्रमाण है: 'रोटेशन वक्रों के सटीक माप से पता चला है, उदाहरण के लिए, रेडियल दबाव ग्रेडियेंट और लंबवत प्रवाह, संभवतः बृहस्पति द्वारा गैस सतह घनत्व में नक्काशीदार अंतराल द्वारा संचालित होते हैं। -मास ग्रह . की डिस्क में एचडी 163296 । '

एक युवा तारे के चारों ओर परिस्थितिजन्य मलबे की डिस्क में बनने वाले युवा गैस दिग्गजों का एक कलाकार का चित्रण। छवि क्रेडिट: एनआरएओ / एयूआई / एनएसएफ / एस डैगनेलो

अध्ययन प्रोटोप्लैनेट के समर्थन में बहुत सारे मजबूत सबूत प्रस्तुत करता है। लेकिन लेखक स्वीकार करते हैं कि अन्य कारण भी हो सकते हैं। उनमें से एक डेटा में ही है।

लेखकों का कहना है, 'कई अवलोकन संबंधी प्रभाव और भौतिक तंत्र चैनल मानचित्रों में ऐसी विशेषताएं उत्पन्न कर सकते हैं जो वेग किंक की तरह दिखती हैं।' 'सबसे स्पष्ट एक कम सिग्नल-टू-शोर अनुपात पर पुनर्निर्माण प्रक्रिया है जिसके परिणामस्वरूप अक्सर खराब उत्सर्जन होता है जिसे किंक के लिए गलत माना जा सकता है। हम इस बात को बाहर नहीं कर सकते कि ऐसी कलाकृतियां DSHARP डेटा में मौजूद हैं…”

लेकिन उन्होंने उन त्रुटियों को खत्म करने के लिए कदम उठाए हैं, और अपने पेपर के अंत में वे संक्षेप में कई बयान देते हैं:

• 'हमने नौ स्थानीयकृत (चैनल-विशिष्ट) वेग गड़बड़ी को 18 चयनित स्रोतों में से 8 प्रोटोप्लानेटरी डिस्क के DSHARP अवलोकनों में गैर-केप्लरियन गति का संकेत पाया।'
• 'एम्बेडेड ग्रहों की उपस्थिति स्वाभाविक रूप से केप्लरियन रोटेशन से सातत्य के छल्ले और गैस वेग विचलन दोनों की व्याख्या करेगी।'
• 'यदि ग्रह वास्तव में इन अस्थायी वेग किंक के लिए जिम्मेदार हैं, तो उनके पास बृहस्पति द्रव्यमान के क्रम का द्रव्यमान होना चाहिए।'
• कई मामलों में, लेखक निश्चित निष्कर्ष तक नहीं पहुंच सके। '... अन्य डिस्क में या डिस्क में अन्य अंतराल में जहां हमने एक किंक का पता लगाया है, यह जरूरी नहीं कि बृहस्पति-द्रव्यमान ग्रहों की अनुपस्थिति को दर्शाता है।'

ये लो हमें मिल गया। यह पूरी तरह से और दिलचस्प पेपर इस विचार को आगे बढ़ाता है कि परिस्थितिजन्य मलबे डिस्क में अंतराल वास्तव में शिशु ग्रहों के कारण होता है।

जैसे-जैसे हमारी देखने की शक्ति बढ़ती है, और जैसे-जैसे जेम्स वेब और अन्य टेलिस्कोप चालू होते जाते हैं, वैसे-वैसे सबूत अधिक निर्णायक होते जाएंगे।

लेकिन विज्ञान में, आप तब तक नहीं जानते जब तक आप नहीं जानते।

अधिक:

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• शोध पत्र: DSHARP सर्कमस्टेलर डिस्क में केप्लरियन रोटेशन से नौ स्थानीयकृत विचलन: अंतराल को तराशने वाले प्रोटोप्लैनेट के लिए गतिज साक्ष्य
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