Kepler-90 f

केपलर-90 d और f में क्या अंतर है?

Kepler-90 f की त्रिज्या पृथ्वी की लगभग 2.88 गुनी और उससे भीतर स्थित d की लगभग 2.87 गुनी है। दोनों का आकार लगभग समान है, लेकिन f को d की तुलना में केवल लगभग 37% ऊर्जा मिलती है। एक ही तारे की परिक्रमा करने वाले, समान आयु और आकार के ये ग्रह यह तुलना करने का अच्छा अवसर देते हैं कि मिलने वाली ऊर्जा वायुमंडल को कैसे प्रभावित करती है। लेकिन दोनों के वास्तविक द्रव्यमान और वायुमंडल अभी मापे नहीं गए हैं, इसलिए उस अंतर का परिणाम अभी मालूम नहीं है।

• लगभग 124.91 दिन बार-बार हुए पारगमन से मापी गई f की कक्षीय अवधि
• पृथ्वी की लगभग 2.88 गुनी त्रिज्या पारगमन की गहराई और तारे के आकार से निकली f की त्रिज्या
• पृथ्वी से लगभग 6.8 गुना f तक पहुँचने वाली तारकीय ऊर्जा
• लगभग 2.7 गुना f की तुलना में d को मिलने वाली तारकीय ऊर्जा

एक ही तारे की परिक्रमा करने वाले दो ग्रहों की तुलना करना उपयोगी क्यों है?

ग्रह जितना तारकीय प्रकाश रोकता है, वह ग्रह और तारे के आकार के अनुपात पर निर्भर करता है। d और f एक ही तारे के सामने से गुजरते हैं। इसलिए यदि तारे की त्रिज्या सुधारी जाए, तो दोनों ग्रहों की त्रिज्याएँ भी लगभग एक ही अनुपात में बदलती हैं। तारे के आकार की अनिश्चितता का असर उनकी आपसी तुलना पर कम पड़ता है। मौजूदा प्रतिनिधि मानों में f, d से केवल लगभग 0.35% बड़ा है और उनके रोके गए तारकीय प्रकाश में अंतर लगभग 0.7% है।

यह अंतर दोनों त्रिज्याओं की मापन-अनिश्चितता से बहुत छोटा है। इसलिए यह कहना अधिक सही है कि मौजूदा अवलोकन यह नहीं बता सकते कि वास्तव में कौन-सा ग्रह बड़ा है। अहम बात यह है कि अवलोकन की सीमा के भीतर दोनों का आकार लगभग समान है।

d और f लगभग बराबर तारकीय प्रकाश रोकते हैं, इसलिए उनका आकार लगभग समान माना जाता है। लेकिन प्रत्येक ग्रह में चट्टानी केंद्र और गैस कितनी है, यह अभी मालूम नहीं है।

d और f के द्रव्यमान का अनुमान कैसे लगाया गया?

NASA Exoplanet Archive में d का द्रव्यमान लगभग 8.60 और f का लगभग 8.65 पृथ्वी-द्रव्यमान दिया है। संख्याएँ देखकर लग सकता है कि दोनों की त्रिज्या और द्रव्यमान समान हैं। लेकिन ये मान तारे की हलचल या ग्रहों के आपसी गुरुत्व को अलग-अलग मापकर नहीं मिले। दोनों त्रिज्याओं पर एक ही द्रव्यमान–त्रिज्या संबंध लगाने से ये अनुमान निकले हैं।

त्रिज्याएँ लगभग समान हैं, इसलिए एक ही सांख्यिकीय विधि समान द्रव्यमान देती है। उन्हीं अनुमानित द्रव्यमानों से औसत घनत्व निकालें, तो वह भी मिलता-जुलता आएगा। इसका अर्थ यह नहीं कि आकार, द्रव्यमान और घनत्व तीनों स्वतंत्र रूप से मापे गए और समान मिले। मापी गई त्रिज्या से पहले द्रव्यमान और फिर घनत्व की गणना की गई है।

1. प्रकाश में कमी मापा जाता है कि d और f लगभग बराबर तारकीय प्रकाश रोकते हैं।
2. त्रिज्या की गणना तारे की त्रिज्या से d की त्रिज्या पृथ्वी की लगभग 2.87 गुनी और f की 2.88 गुनी निकलती है।
3. द्रव्यमान का अनुमान समान आकार के दूसरे ग्रहों के आँकड़ों से d को लगभग 8.60 और f को 8.65 पृथ्वी-द्रव्यमान आँका जाता है।
4. अगला माप दोनों ग्रहों के गुरुत्व का तारे या पड़ोसी ग्रहों पर असर अलग से देखकर वास्तविक द्रव्यमान निकालना होगा।

मिलने वाली ऊर्जा अलग हो तो तापमान कितना बदलता है?

d को तारे से पृथ्वी की तुलना में लगभग 18.2 गुना ऊर्जा मिलती है, और f को लगभग 6.8 गुना। ऊर्जा में लगभग 2.7 गुना अंतर है, लेकिन साधारण गणना से तापमान d के लिए लगभग 520K और f के लिए लगभग 407K आता है, यानी लगभग 1.28 गुना अंतर। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, ग्रह से अंतरिक्ष में निकलने वाली गर्मी बहुत तेजी से बढ़ती है, इसलिए मिलने वाली ऊर्जा 2.7 गुना होने पर तापमान भी 2.7 गुना नहीं होगा।

यह गणना केवल दोनों ग्रहों के गर्म होने की तुलना करती है; यह वास्तविक तापमान का माप नहीं है। बादलों की मात्रा, सतह का परावर्तन, वायुमंडलीय संरचना और दिन की ऊष्मा रात तक पहुँचने की मात्रा अलग हो, तो वास्तविक तापमान अंतर भी बदलेगा। दोनों ग्रहों के वायुमंडल और सतह अभी देखे नहीं गए हैं।

तेज तारकीय प्रकाश किसी ग्रह के वायुमंडल को कैसे प्रभावित करता है?

Kepler के खोजे ग्रहों में पृथ्वी से लगभग 1.5 से 2 गुनी त्रिज्या वाले ग्रह अपेक्षाकृत कम हैं। 2 से 3 गुनी त्रिज्या वाले ग्रहों को अक्सर चट्टानी केंद्र के ऊपर हाइड्रोजन और हीलियम जैसी हल्की गैसों वाला माना जाता है। तारे के शुरुआती समय की तेज पराबैंगनी और X-किरणें किसी ग्रह की गैस को अंतरिक्ष में पहुँचा सकती हैं, और पास के ग्रहों पर असर अधिक हो सकता है। d और f का आकार समान है, लेकिन उन्हें मिलने वाली ऊर्जा बहुत अलग है, इसलिए यह जोड़ी इस व्याख्या को जाँचने में उपयोगी है।

फिर भी समान आकार का अर्थ यह नहीं कि दोनों के पास शुरू में बराबर गैस थी। अधिक ऊर्जा पाने के बावजूद d यदि f जितना बड़ा रहा, तो उसका चट्टानी केंद्र भारी या शुरुआती वायुमंडल अधिक मोटा रहा हो सकता है। दोनों शुरू से अलग पदार्थों से भी बने हो सकते हैं। मौजूदा आँकड़े इन संभावनाओं में चुनाव नहीं कर सकते। कई ग्रहों में दिखने वाली सामान्य प्रवृत्ति को d और f का वास्तविक इतिहास नहीं मानना चाहिए।

पृष्ठ पर दिखाए रंग और बादल अवलोकन की तस्वीर नहीं, बल्कि समझाने के लिए बनाई गई आकृति हैं। d और f की त्रिज्याएँ पारगमन से मापी गईं, पर दोनों द्रव्यमान अन्य ग्रहों के आँकड़ों से निकले अनुमान हैं। मिलने वाली ऊर्जा और गणना किया गया तापमान भी तारे, कक्षा और सरल ऊष्मा मान्यताओं पर आधारित हैं; वे वास्तविक वायुमंडलीय दशा नहीं बताते।

दोनों ग्रहों का अंतर जानने के लिए और क्या मापना होगा?

d और f के वास्तविक द्रव्यमान मापने पर पहली बार स्वतंत्र रूप से जाँचा जा सकेगा कि लगभग समान त्रिज्याओं के साथ उनका औसत घनत्व भी समान है या नहीं। अलग घनत्व चट्टानी केंद्र और गैसीय परत के अलग अनुपात का संकेत देगा। कई पारगमन समयों का संयुक्त विश्लेषण या ग्रहों के गुरुत्वाकर्षण से तारे की गति का लंबा माप मदद कर सकता है, लेकिन दूर और धुँधले Kepler-90 में छोटे बदलाव पहचानना कठिन है।

यदि दोनों वायुमंडलों से गुजरा तारकीय प्रकाश देखा जा सके, तो यह तुलना की जा सकती है कि ऊर्जा के अंतर से अणु, बादल और ऊष्मा-वितरण कैसे बदले। अभी निश्चित रूप से इतना ही मालूम है कि दोनों का आकार लगभग समान है और f को d से बहुत कम ऊर्जा मिलती है। उनकी भीतरी संरचना समान है या वायुमंडल अलग, यह अभी पुष्टि नहीं हुआ है।

स्रोत

• NASA Exoplanet Archive — Kepler-90 d and f Parameters and Mass Provenance
• Astronomy & Astrophysics — The Planetary System to KIC 11442793
• The Astronomical Journal — A Gap in the Radius Distribution of Small Planets
• The Astrophysical Journal — The Evaporation Valley in the Kepler Planets
• Monthly Notices of the Royal Astronomical Society — Testing Exoplanet Evaporation with Multitransiting Systems
• The Astrophysical Journal — Probabilistic Mass–Radius Relation
• NASA Science — Kepler Transit Method