युवा तारे के धूल भरे आवरण के पीछे छिपे दिलचस्प रहस्य का हुआ खुलासा

खगोलविदों ने टी चैमेलियोन्टिस नामक एक युवा तारे के धूल भरे आवरण के पीछे छिपे एक दिलचस्प रहस्य का खुलासा किया है। यह तारा पृथ्वी से लगभग 350 प्रकाश वर्ष दूर स्थित है और इसकी भीतरी परिधि की दीवार का एक हिस्सा आंशिक रूप से ढह जाने के कारण चुपचाप ग्रहों का निर्माण कर रहा है। इससे ग्रहों की प्रणालियों के विकास की हमारी समझ को बदलने में मदद मिल सकती है।

टी. चैमेलियोन्टिस (टी. चा) एक असाधारण तारा है, यह एक ग्रह-निर्माण डिस्क से घिरा हुआ है जिसे परास्तारक डिस्क कहा जाता है। इसमें एक चौड़ा अंतराल है—संभवतः एक नवजात ग्रह द्वारा निर्मित। सामान्यतः, ऐसी डिस्क के सघन आंतरिक क्षेत्र एक सुरक्षात्मक दीवार या आवरण की तरह कार्य करते हैं। यह तारे के अधिकांश पराबैंगनी प्रकाश को ठंडे, बाहरी क्षेत्रों तक पहुंचने से रोकते हैं। इस अवरोध के कारण कार्बन और हाइड्रोजन से बने चपटे, मधुकोश के आकार के अणु (बेंजीन वलय) पॉली एटॉमिक हाइड्रोकार्बन (पीएएच) हैं और जिन्हें जीवन की रसायन शास्त्र के प्रारंभिक अग्रदूतों में से माना जाता है, कम द्रव्यमान वाले, सूर्य जैसे तारों के आसपास विशेष रूप से पता लगाना कठिन हो जाता है।

ये अणु अंतरतारकीय बादलों में आम हैं, लेकिन कम द्रव्यमान वाले, सूर्य जैसे तारों की डिस्क में इनका पता लगाना चुनौतीपूर्ण रहा है, क्योंकि ये तारे बहुत कम मात्रा में पराबैंगनी प्रकाश उत्पन्न करते हैं।

चित्र 1: ऊपरी पैनल: 2022 में जेडब्‍ल्‍यूएसटी (लाल) द्वारा देखे गए टी. चा. के एमआईआर स्पेक्ट्रम को स्पिट्जर (लाल) द्वारा 2002 में देखे गए स्पेक्ट्रम के साथ दर्शाया गया है, जिससे पता चलता है कि तारकीय डिस्क की आंतरिक दीवार के ढहने के कारण स्पेक्ट्रम की ढलान बदल गई थी। निचला पैनल: जेडब्‍ल्‍यूएसटी और स्पिट्जर से प्राप्त निरंतरता घटाए गए एमआईआर डेटा में पीएएच अणुओं से निकलने वाले विभिन्न स्पेक्ट्रल उत्सर्जन बैंड दिखाए गए हैं। 2022 में पीएएच सिग्नल काफी मजबूत हैं, लेकिन विशेषताओं की सापेक्ष तीव्रता लगभग समान रही है, जो इस बात का प्रमाण है कि अणु स्वयं समय के साथ स्थिर रहे हैं।

विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के एक स्वायत्त संस्थान, भारतीय खगोल भौतिकी संस्थान (आईआईए) के वैज्ञानिकों ने नासा के जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (जेडब्ल्यूएसटी) के मिड इन्फ्रारेड इंस्ट्रूमेंट (एमआईआरआई) से प्राप्त अभिलेखीय स्पेक्ट्रोस्कोपिक डेटा का उपयोग करके इस तारे के स्पेक्ट्रम में पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन (पीएएच) का अध्ययन किया।

अत्यंत संवेदनशील जेडब्ल्यूएसटी टेलीस्कोप ने लगभग संयोगवश 2022 में उस क्षण को कैद कर लिया जब तारे की आंतरिक परत पतली हुई और अंतरिक्ष में एक पुरानी तरह की रासायनिक प्रक्रिया सामने आई। तारे की डिस्क से पदार्थ अचानक एक तीव्र अभिवृद्धि के साथ तारे पर आ गिरा, जिससे उसकी भीतरी दीवार पतली हो गई या आंशिक रूप से ढह गई। ऐसा होते ही पराबैंगनी विकिरण अचानक बाहर की ओर प्रवाहित होने लगा, इससे डिस्क के वे हिस्से प्रकाशित हो गए जो पहले छाया में थे। इससे एक युवा, सूर्य जैसे तारे के चारों ओर ग्रह निर्माण करने वाली डिस्क में जटिल हाइड्रोकार्बन अणुओं के अस्तित्व और विविधता को समझने में मदद मिली।

टी चा नामक ग्रह के केंद्रीय तारे के चारों ओर मौजूद परास्नातक डिस्क में एक अंतराल पाया जाता है, और माना जा रहा है कि यह अंतराल एक उभरते हुए प्रोटोप्लेनेट के कारण बना है।

यह अंतर इस प्रणाली को इस बात का अध्ययन करने के लिए एक प्रमुख लक्ष्य बनाता है कि युवा ग्रह अपने जन्म के डिस्क के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं और ग्रह निर्माण के प्रारंभिक चरणों के दौरान अपने आसपास के वातावरण को कैसे आकार देते हैं।

वे केंद्रीय तारे से पराबैंगनी प्रकाश को अवशोषित करते हैं, और 5 से 15 माइक्रोन के मध्य-अवरक्त क्षेत्र में व्यापक उत्सर्जन बैंड उत्पन्न करते हैं।

आईआईए के पोस्ट-डॉक्टरल फेलो अरुण रॉय ने कहा, “जेडब्ल्यूएसटी के एमआईआरआई ने अब टी चा में उन्हें स्पष्ट रूप से प्रकट किया है और यह अपने परिधि डिस्क में पीएएच का पता लगाने वाले सबसे कम द्रव्यमान वाले तारों में से एक है।”

एस्ट्रोनॉमिकल जर्नल में प्रकाशित इस खोज को असाधारण बनाने वाली बात यह है कि उच्च अभिवृद्धि घटना के कारण तारे के पतन के दौरान उसके परिधि-तारा डिस्क में हुए नाटकीय परिवर्तन की इसमें महत्वपूर्ण भूमिका है।

टी चा का अवलोकन 2022 में जेडब्ल्यूएसटी द्वारा किया गया था, जब आंतरिक दीवार आंशिक रूप से ढह गई थी और इससे पराबैंगनी फोटॉन बाहरी डिस्क में प्रवेश कर गए थे।

चित्र 2 : कलाकार द्वारा बनाया गया जेडब्ल्यूएसटी दर्पणों का चित्रण, साथ ही पीएएच की आणविक संरचना (क्रेडिट: जेडब्ल्यूएसटी)

“इस अचानक पैदा हुए प्रकाश ने डिस्क में मौजूद पीएएच (पॉलीएथेनॉल) को उत्तेजित कर दिया और इससे वे जेडब्ल्यूएसटी के डिटेक्टरों में तेज़ी से चमकने लगे। यह ऐसा था मानो कोई पर्दा हट गया हो और वर्षों से छिपी हुई रासायनिक प्रक्रिया सामने आ गई हो,” अरुण रॉय कहते हैं।

जब रॉय ने स्पिट्जर स्पेस टेलीस्कोप से प्राप्त अभिलेखीय डेटा का पुनः अध्ययन किया, तो उन्हें तब भी धुंधले लेकिन स्पष्ट पीएएच संकेत मिले, इससे स्पिट्जर के टी चा स्पेक्ट्रम में ऐसे अणुओं की यह पहली पुष्ट पहचान बन गई। जेडब्ल्यूसीटी की अभिलेखीय डेटा से तुलना करने पर पता चला कि जेडब्ल्यूएसटी के साथ पीएएच की चमक बढ़ने के बावजूद, विभिन्न पीएएच बैंड की सापेक्ष तीव्रता से यह पता चलता है कि दो दशकों में उनके आंतरिक गुण जैसे आवेश और आकार अपरिवर्तित रहे।

अध्ययन में बताया गया है कि टी चा में मौजूद पीएएच की आबादी छोटे अणुओं की है। इनकी संरचना में 30 से कम कार्बन परमाणु होते हैं।

रॉय ने बताया, “जेडब्ल्यूएसटी अभी भी अपने चरम पर है, इसलिए हम टी चा की डिस्क का कई बार पुन: अध्ययन कर सकते हैं। उन्‍होंने यह भी बताया कि हम यह माप सकते हैं कि समय के साथ डिस्क में पीएएच कैसे विकसित होते हैं।”

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