TRAPPIST-1

ग्रहों के अवलोकन के लिए TRAPPIST-1 कैसा तारा है?

TRAPPIST-1 की त्रिज्या सूर्य की लगभग 12% है और यह बृहस्पति से बस थोड़ा बड़ा है। तारा छोटा होने के कारण पृथ्वी के आकार का ग्रह सामने से गुजरते हुए करीब 0.6% तारों की रोशनी रोकता है। यही ग्रह सूर्य के सामने जितना बदलाव लाता, यह उससे लगभग 70 गुना बड़ा है, इसलिए ग्रह का आकार और वायुमंडल देखना आसान होता है। लेकिन तारे की सतह पर आसपास से गहरे धब्बे और चमकीले क्षेत्र हैं, और फ्लेयर भी उठते हैं। तारे की अपनी रोशनी समय और तरंगदैर्घ्य के साथ बदले, तो ये बदलाव ग्रह के वायुमंडल की छाप में मिल सकते हैं।

TRAPPIST-1 के छोटे आकार ने उसके सात ग्रह खोजने में मदद की, पर हर ग्रह का वायुमंडल जांचने के लिए तारे के बदलावों को भी विस्तार से समझना जरूरी है। पूरी सतह को एक जैसा चमकता मान लेने पर ऐसा गैस संकेत दिख सकता है जो ग्रह पर है ही नहीं, या असली वायुमंडलीय संकेत को तारे का बदलाव समझा जा सकता है।

• लगभग 40 प्रकाश-वर्ष सौरमंडल से TRAPPIST-1 की दूरी
• सूर्य की त्रिज्या का लगभग 12% बृहस्पति से थोड़ा बड़ा तारा
• सूर्य के द्रव्यमान का लगभग 9% केंद्र में हाइड्रोजन संलयन जारी रखने लायक द्रव्यमान
• लगभग 2,566 K करीब 2,300 डिग्री सेल्सियस सतही तापमान

बृहस्पति के बराबर आकार का होने पर भी TRAPPIST-1 तारा क्यों है?

खगोलविद TRAPPIST-1 को M8V प्रकार का अति-शीतल लाल बौना तारा कहते हैं। यहां ‘अति-शीतल’ का अर्थ दूसरे तारों के मुकाबले कम तापमान है। इसकी सतह लगभग 2,566 K, यानी करीब 2,300 डिग्री सेल्सियस है—सूर्य के आधे से कम, पर चट्टान और धातु पिघलाने के लिए पर्याप्त गर्म। इसकी अधिकतर रोशनी हमारी आंखों को दिखने वाली रोशनी से लंबे तरंगदैर्घ्य वाली अवरक्त किरणों में निकलती है।

आकार बृहस्पति के करीब है, लेकिन द्रव्यमान उसका लगभग 94 गुना है। लगभग उसी आयतन में बहुत अधिक पदार्थ होने से केंद्र का तापमान और दबाव इतना ऊंचा है कि हाइड्रोजन को ऊर्जा में बदलने वाला संलयन चलता रह सकता है। यही बात इसे उन ग्रहों और भूरे बौनों से अलग करती है जो हाइड्रोजन संलयन बनाए नहीं रख सकते। TRAPPIST-1 तारा बनने की न्यूनतम द्रव्यमान सीमा के करीब का छोटा तारा है।

छोटे तारे के आसपास के ग्रह आसानी से क्यों मिलते हैं?

ग्रह तारों की रोशनी का कितना भाग रोकता है, यह ग्रह और तारे के आकार के अंतर पर निर्भर है। TRAPPIST-1 की त्रिज्या पृथ्वी से करीब 13 गुना है, इसलिए पृथ्वी के आकार का ग्रह उसकी गोल सतह का लगभग 170वां भाग ढकता है। रोशनी करीब 0.6% घटती है—पृथ्वी के सूर्य के सामने गुजरने से लगभग 70 गुना ज्यादा।

तारा छोटा है और सातों ग्रह 1.5 से 18.8 दिन में एक चक्कर पूरा करते हैं, इसलिए वे अक्सर उसके सामने आते हैं। इसी वजह से धरती के TRAPPIST दूरबीन और Spitzer ने सातों ग्रहों की पुष्टि की, और Webb बार-बार के अवलोकन जोड़कर वायुमंडल खोजता है। रोकी गई रोशनी का अनुपात बड़ा होने का अर्थ यह नहीं कि तारा चमकीला है। TRAPPIST-1 सूर्य से बहुत धुंधला है, इसलिए छोटे बदलाव भरोसे से पहचानने के लिए कई अवलोकन जोड़ने पड़ते हैं।

तारे की रोशनी में किसी ग्रह का वायुमंडल कैसे खोजते हैं?

ग्रह तारे के सामने से गुजरे, तो कुछ रोशनी उसके किनारे के वायुमंडल से होकर आती है। गैसें खास तरंगदैर्घ्यों को सोखती हैं, इसलिए उन रंगों में ग्रह जरा बड़ा दिखाई देता है। शोधकर्ता रोशनी को तरंगदैर्घ्य के अनुसार बांटकर उस समय की रोशनी की तुलना पारगमन की रोशनी से करते हैं जब ग्रह तारे की सतह के सामने नहीं होता। इस परिणाम को पारगमन स्पेक्ट्रम कहते हैं।

यह तरीका मानता है कि दोनों समय तारे की मूल रोशनी समान थी। पूरी सतह का तापमान समान हो तो तुलना सरल होती, पर TRAPPIST-1 की असली सतह एक जैसी नहीं है। ग्रह जिस हिस्से के सामने से गुजरा और जो हिस्सा खुला रहा, उनकी गर्मी और चमक अलग हो तो मापे गए अंतर में ग्रह के वायुमंडल के साथ तारे की सतह का अंतर भी जुड़ जाता है।

1. ग्रह के सामने न होने पर तारों की रोशनी मापें रोशनी को तरंगदैर्घ्य के अनुसार बांटकर चमक दर्ज करें।
2. पारगमन के दौरान फिर मापें ग्रह और उसके वायुमंडल से रुकने के बाद बची रोशनी उसी तरह दर्ज करें।
3. दोनों नतीजों की तुलना करें निकालें कि ग्रह ने किन तरंगदैर्घ्यों पर अधिक रोशनी रोकी।
4. तारे से बने बदलाव हटाएं धब्बों, चमकीले क्षेत्रों और फ्लेयर से रोशनी में आए बदलाव अलग से मॉडल करें।
5. देखें कि संकेत बार-बार मिलता है या नहीं एक ही छाप कई अवलोकनों में दोहराए, तभी उसे वायुमंडलीय गैस का उम्मीदवार मानें।

क्या तारे की सतह के बदलाव ग्रह के वायुमंडल जैसे दिख सकते हैं?

तारकीय धब्बे आसपास से ठंडे और गहरे होते हैं, जबकि चमकीले क्षेत्र ज्यादा गर्म होते हैं। ग्रह इनके सामने से सीधे न गुजरे, तब भी पूरी सतह पर इनका अनुपात तारे की सामान्य रोशनी बदलता है। ठंडे धब्बे अलग तरंगदैर्घ्यों पर अलग मात्रा में मंद होते हैं और ऐसी आकृति बना सकते हैं जो ग्रह के वायुमंडल में पानी या दूसरी गैस के प्रकाश सोखने जैसी दिखे।

ग्रह किसी धब्बे के सामने से गुजरे तो कम रोशनी रोकता है और दर्ज चमक थोड़ी देर बढ़ती है; चमकीले क्षेत्र को पार करे तो सामान्य से ज्यादा मंदी दिख सकती है। फ्लेयर भी कम समय में पराबैंगनी, दृश्य और अवरक्त रोशनी बदलते हैं। उनका समय और हर तरंगदैर्घ्य पर असर अलग होने से एक अवलोकन में सबको छांटना कठिन है। Webb के TRAPPIST-1 b के शुरुआती अवलोकनों में भी अलग-अलग दौर में ऐसे निशान मिले जो धब्बों या चमकीले क्षेत्रों से बने लगते थे।

छोटे तारे के सामने ग्रह रोशनी का बड़ा हिस्सा रोकता है। लेकिन वायुमंडल ठीक से समझने के लिए ग्रह से ढके और खुले रहे तारकीय हिस्सों की चमक का अंतर भी गिनना पड़ता है।

तारे और ग्रह के संकेतों को अलग कैसे पहचानते हैं?

एक पारगमन से तारे का बदलाव और ग्रह के वायुमंडल की छाप भरोसे से अलग नहीं होती। शोधकर्ता अलग समय के पारगमन की तुलना करते हैं और पहले तथा बाद की तारकीय चमक व फ्लेयर भी दर्ज करते हैं। कम अंतराल में दो ग्रहों के पारगमन देखने पर सतह के बहुत बदलने से पहले मिले दो आंकड़ों की तुलना करके तारे का असर खोजा जा सकता है।

ग्रह जब तारे के पीछे छिपता है तब कुल रोशनी में आई कमी से उसके दिन वाले हिस्से की गर्मी पता चलती है। यह सामने से गुजरते समय मिली जानकारी से अलग है। जांचना होता है कि अलग तरंगदैर्घ्य और अवलोकन विधियां एक ही वायुमंडलीय व्याख्या बताती हैं या नहीं। NASA के अनुसार, किसी ग्रह का वायुमंडल निश्चित रूप से पहचानने के लिए कई वर्षों में सैकड़ों पारगमन देखने पड़ सकते हैं। यह बदलते तारे से पैदा कठिनाई का अनुमान है, तय अवलोकन संख्या नहीं।

क्या पुराने तारे में भी फ्लेयर हो सकते हैं?

TRAPPIST-1 की उम्र करीब 7.6 अरब वर्ष आंकी गई है, और असली मान लगभग 2.2 अरब वर्ष कम या अधिक हो सकता है। यह सूर्य से पुराना है, लेकिन अधिक उम्र का अर्थ चुंबकीय गतिविधि खत्म होना नहीं है। लाल बौने धीरे बदलते हैं और बहुत लंबे समय तक चुंबकीय गतिविधि व फ्लेयर जारी रख सकते हैं।

तारा धुंधला है, इसलिए उचित रोशनी पाने के लिए ग्रहों को पास परिक्रमा करनी पड़ती है। सातों अपने तारे से बुध की सूर्य से दूरी से भी कम दूर हैं। फ्लेयर की पराबैंगनी और एक्स-किरणें पास के ग्रहों के वायुमंडलीय अणु बदल सकती हैं और कुछ गैस को अंतरिक्ष में निकलने में मदद कर सकती हैं। फिर भी फ्लेयर दिखना अपने आप में किसी खास ग्रह का वायुमंडल खोने का प्रमाण नहीं है। नतीजा शुरुआती वायुमंडल की मोटाई, चुंबकीय क्षेत्र और भीतर से नई गैस मिलने पर निर्भर करता है।

इस पृष्ठ की तारकीय छवि TRAPPIST-1 की सतह की विस्तृत तस्वीर या मनुष्य को दिखने वाला असली रंग नहीं है। धब्बे और चमकीले क्षेत्र तारों की रोशनी के बदलाव समझाने के लिए बनाए गए हैं। अवलोकन पूरे तारे का आकार, द्रव्यमान, तापमान और समय के साथ बदलती रोशनी बताते हैं।

स्रोत

• NASA Exoplanet Archive — TRAPPIST-1
• NASA Science — Webb TRAPPIST-1 मंडल के बारे में क्या बता रहा है?
• NASA Science — Webb ने TRAPPIST-1 b का तापमान मापा
• NASA Science — TRAPPIST-1 सौरमंडल से पुराना है
• Nature — TRAPPIST-1 के चारों ओर सात समशीतोष्ण चट्टानी ग्रह
• The Astrophysical Journal Letters — TRAPPIST-1 b के स्पेक्ट्रम में मजबूत तारकीय मिलावट
• The Astronomical Journal — लगातार पारगमन से तारकीय सुधार