नासा/ईएसए/सीएसए जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप ने एक और पहला स्कोर बनाया: सुदूर दुनिया के आसमान का एक आणविक और रासायनिक चित्र। जबकि वेब और NASA/ESA सहित अन्य अंतरिक्ष दूरबीनें हबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी, पहले इस गर्म ग्रह के वायुमंडल के अलग-अलग अवयवों का पता चला है, नई रीडिंग परमाणुओं, अणुओं और यहां तक कि सक्रिय रसायन विज्ञान और बादलों के संकेतों का एक पूरा मेनू प्रदान करती है। नवीनतम डेटा यह भी संकेत देता है कि ये बादल करीब से कैसे दिख सकते हैं: ग्रह पर एक एकल, समान कंबल के बजाय टूटे हुए।
दूरबीन के संवेदनशील उपकरणों को WASP-39 b के वातावरण पर प्रशिक्षित किया गया था, जो एक "गर्म शनि" (शनि जितना विशाल लेकिन बुध से अधिक तंग कक्षा वाला ग्रह) है जो लगभग 700 प्रकाश वर्ष दूर एक तारे की परिक्रमा कर रहा है। यह शनि के आकार का है exoplanet NASA/ESA/CSA द्वारा सबसे पहले जांच की गई चीजों में से एक थी जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कॉप जब इसने नियमित विज्ञान संचालन शुरू किया। परिणामों ने एक्सोप्लैनेट विज्ञान समुदाय को उत्साहित किया है। वेब के अत्यंत संवेदनशील उपकरणों ने WASP-39 b के वायुमंडलीय घटकों की एक प्रोफ़ाइल प्रदान की है और इसमें कई सामग्रियों की पहचान की है, जिनमें शामिल हैं पानी, सल्फर डाइऑक्साइड, कार्बन मोनोऑक्साइड, सोडियम और पोटेशियम।
ये निष्कर्ष विज्ञान समुदाय द्वारा अपेक्षित एक्सोप्लैनेट्स - अन्य सितारों के आसपास के ग्रहों - की व्यापक जांच करने के लिए वेब के उपकरणों की क्षमता के लिए अच्छे संकेत हैं। इसमें TRAPPIST-1 प्रणाली जैसे छोटे, चट्टानी ग्रहों के वायुमंडल की जांच शामिल है।
"हमने कई उपकरणों के साथ एक्सोप्लैनेट का अवलोकन किया, जो एक साथ अवरक्त स्पेक्ट्रम के एक व्यापक हिस्से और JWST तक दुर्गम रासायनिक फिंगरप्रिंट के एक विशाल हिस्से को कवर करते हैं," कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सांताक्रूज़ के एक खगोलशास्त्री नताली बटाल्हा ने कहा, जिन्होंने नए शोध में योगदान दिया और समन्वय में मदद की। "इस तरह के डेटा गेम चेंजर हैं।"
खोजों का सुइट पाँच नए वैज्ञानिक पत्रों के एक सेट में विस्तृत है, जिनमें से तीन प्रेस में हैं और जिनमें से दो समीक्षाधीन हैं। अभूतपूर्व खुलासों में से एक एक्सोप्लैनेट वातावरण में पहली खोज है सल्फर डाइऑक्साइड, ग्रह के मूल तारे से उच्च-ऊर्जा प्रकाश द्वारा उत्पन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न एक अणु। पृथ्वी पर, ऊपरी वायुमंडल में सुरक्षात्मक ओजोन परत इसी तरह बनाई जाती है।
"यह पहली बार है जब हमने एक्सोप्लैनेट पर फोटोकैमिस्ट्री - ऊर्जावान तारकीय प्रकाश द्वारा शुरू की गई रासायनिक प्रतिक्रियाओं - के ठोस सबूत देखे हैं।" यूनाइटेड किंगडम में ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के एक शोधकर्ता और डब्ल्यूएएसपी-39 बी के वातावरण में सल्फर डाइऑक्साइड की उत्पत्ति की व्याख्या करने वाले पेपर के प्रमुख लेखक शांग-मिन त्साई ने कहा। “मैं इसे हमारी समझ को आगे बढ़ाने के लिए वास्तव में आशाजनक दृष्टिकोण के रूप में देखता हूं एक्सोप्लैनेट वायुमंडल [इस मिशन] के साथ।"
इससे एक और पहली बात सामने आई: वैज्ञानिकों ने फोटोकैमिस्ट्री के कंप्यूटर मॉडल को डेटा पर लागू किया जिसके लिए ऐसी भौतिकी को पूरी तरह से समझाने की आवश्यकता होती है। मॉडलिंग में परिणामी सुधार से भविष्य में रहने योग्य होने के संभावित संकेतों की व्याख्या करने के लिए आवश्यक तकनीकी जानकारी बनाने में मदद मिलेगी।
"ग्रहों को मेजबान तारे के विकिरण स्नान के भीतर परिक्रमा करके गढ़ा और रूपांतरित किया जाता है," बटाला ने कहा. "पृथ्वी पर, वे परिवर्तन जीवन को पनपने की अनुमति देते हैं।"
ग्रह की अपने मेजबान तारे से निकटता - उससे आठ गुना अधिक निकट पारा हमारे लिए है रवि - इसे एक्सोप्लैनेट पर मेजबान सितारों से विकिरण के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए एक प्रयोगशाला भी बनाता है। तारा-ग्रह कनेक्शन के बेहतर ज्ञान से इस बात की गहरी समझ आनी चाहिए कि ये प्रक्रियाएँ आकाशगंगा में देखे गए ग्रहों की विविधता को कैसे प्रभावित करती हैं।
वेब टेलीस्कोप द्वारा पता लगाए गए अन्य वायुमंडलीय घटकों में सोडियम (Na), पोटेशियम (K), और जल वाष्प (H2O) शामिल हैं, जो पिछले अंतरिक्ष और जमीन-आधारित टेलीस्कोप अवलोकनों की पुष्टि करते हैं और साथ ही इन लंबी तरंग दैर्ध्य पर पानी के अतिरिक्त फिंगरप्रिंट भी ढूंढते हैं। जो पहले कभी नहीं देखा गया.
वेब ने भी देखा कार्बन डाइआक्साइड (CO2) उच्च रिज़ॉल्यूशन पर, अपने पिछले अवलोकनों से रिपोर्ट किए गए डेटा से दोगुना डेटा प्रदान करता है। इस बीच, कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) का पता चला, लेकिन मीथेन (CH4) और हाइड्रोजन सल्फाइड (H2S) दोनों के स्पष्ट हस्ताक्षर वेब डेटा से अनुपस्थित थे। यदि मौजूद हैं, तो ये अणु बहुत निम्न स्तर पर होते हैं।
WASP-39 b के वायुमंडल के इस व्यापक स्पेक्ट्रम को पकड़ने के लिए, सैकड़ों की संख्या में एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने वेब टेलीस्कोप के चार बारीक कैलिब्रेटेड उपकरण मोड से डेटा का स्वतंत्र रूप से विश्लेषण किया।
"हमने भविष्यवाणी की थी कि [दूरबीन] हमें क्या दिखाएगी, लेकिन यह जितना मैंने सोचा था उससे कहीं अधिक सटीक, अधिक विविध और अधिक सुंदर था।" यूनाइटेड किंगडम में ब्रिस्टल विश्वविद्यालय के एक खगोल भौतिकीविद् हन्ना वेकफोर्ड ने कहा, जो एक्सोप्लैनेट वायुमंडल की जांच करते हैं।
एक एक्सोप्लैनेट वातावरण में रासायनिक अवयवों का इतना पूरा रोस्टर होने से वैज्ञानिकों को एक दूसरे के संबंध में विभिन्न तत्वों की प्रचुरता की झलक मिलती है, जैसे कार्बन-से-ऑक्सीजन या पोटेशियम-से-ऑक्सीजन अनुपात। बदले में यह इस बात की अंतर्दृष्टि प्रदान करता है कि यह ग्रह - और शायद अन्य - कैसे अपने छोटे वर्षों में मूल तारे के आसपास गैस और धूल की डिस्क से बने थे।
WASP-39 b की रासायनिक सूची किसी ग्रह के अंतिम गोलियथ को बनाने के लिए प्लैनेटसिमल्स कहे जाने वाले छोटे पिंडों के स्मैशअप और विलय के इतिहास का सुझाव देती है।
"हाइड्रोजन के सापेक्ष सल्फर की प्रचुरता से संकेत मिलता है कि ग्रह ने संभावित रूप से ग्रहाणुओं की महत्वपूर्ण वृद्धि का अनुभव किया है जो वायुमंडल में इन सामग्रियों को पहुंचा सकते हैं," कहा काज़ुमासा ओहनो, एक यूसी सांता क्रूज़ एक्सोप्लैनेट शोधकर्ता जिन्होंने वेब डेटा पर काम किया। “डेटा यह भी इंगित करता है कि वायुमंडल में कार्बन की तुलना में ऑक्सीजन बहुत अधिक प्रचुर मात्रा में है। यह संभावित रूप से इंगित करता है कि WASP-39 b मूल रूप से केंद्रीय तारे से बहुत दूर बना है।”
एक एक्सोप्लैनेट वातावरण के विवरण को सटीक रूप से प्रकट करके, वेब टेलीस्कोप के उपकरणों ने वैज्ञानिकों की अपेक्षाओं से परे अच्छा प्रदर्शन किया - और एक्सोप्लैनेट की व्यापक विविधता की खोज के एक नए चरण का वादा किया। आकाशगंगा.
"हम एक्सोप्लैनेट वायुमंडल की बड़ी तस्वीर देखने में सक्षम होने जा रहे हैं," कहा लौरा फ़्लैग, कॉर्नेल विश्वविद्यालय की शोधकर्ता और अंतर्राष्ट्रीय टीम की सदस्य। “यह जानना अविश्वसनीय रूप से रोमांचक है कि सब कुछ फिर से लिखा जा रहा है। यह एक वैज्ञानिक होने का सबसे अच्छा हिस्सा है।”
जर्नल संदर्भ:
- लिली एल्डर्सन एट अल। JWST NIRSpec G39H के साथ एक्सोप्लैनेट WASP-395b का प्रारंभिक रिलीज़ विज्ञान। डीओआई: 10.48550/arXiv.2211.10488
- जेड रुस्तमकुलोव एट अल। JWST NIRSpec PRISM के साथ एक्सोप्लैनेट WASP-39b का प्रारंभिक रिलीज़ विज्ञान। डीओआई: 10.48550/arXiv.2211.10487
- ईवा-मारिया अहेरर एट अल। JWST NIRCam के साथ एक्सोप्लैनेट WASP-39b का प्रारंभिक रिलीज़ विज्ञान। डीओआई: 10.48550/arXiv.2211.10489
- एडिना डी. फेनस्टीन एट अल। JWST NIRISS के साथ एक्सोप्लैनेट WASP-39b का प्रारंभिक रिलीज़ विज्ञान। डीओआई: 10.48550/arXiv.2211.10493
- शांग-मिन त्साई एट अल। एक एक्सोप्लैनेट वायुमंडल में फोटोकैमिस्ट्री का प्रत्यक्ष प्रमाण। डीओआई: 10.48550/arXiv.2211.10490
