पृथ्वी का भविष्य क्या है? 4000 प्रकाश वर्ष दूर एक ग्रह इसकी झलक दिखाता है

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के खगोलविदों की एक टीम ने हवाई के केक 10-मीटर दूरबीन से डेटा का उपयोग करके KMT-2020-BLG-0414 b नामक पृथ्वी जैसे ग्रह की खोज की। नेचर एस्ट्रोनॉमी पत्रिका के वर्तमान संस्करण में प्रकाशित अध्ययन, वैज्ञानिकों को लाल दिग्गजों से लेकर सफ़ेद बौनों तक सूर्य जैसे तारों के विकास और उनकी परिक्रमा करने वाले ग्रहों पर इसके प्रभाव के बारे में जानकारी देता है।

इस बाह्यग्रहीय प्रणाली, जो एक मेजबान तारा है तथा जिसके चारों ओर ग्रह हैं, की खोज 2020 में एक कोरियाई माइक्रोलेंसिंग टेलीस्कोप नेटवर्क का उपयोग करके की गई थी। कल्पना कीजिए कि आप दूर की कार के हेडलैम्प से निकलती हुई मंद रोशनी को देख रहे हैं। कल्पना कीजिए कि कोई व्यक्ति एक विशाल आवर्धक कांच को पकड़े हुए आगे बढ़ रहा है, और थोड़े समय के लिए, आवर्धक कांच आपके और हेडलाइट के बीच में ठीक से फिसल जाता है। उस थोड़े समय के लिए, कार से आने वाली किरणें अधिक चमकदार और थोड़ी बड़ी दिखाई देती हैं क्योंकि यह कांच द्वारा केंद्रित होती है। एक बार जब व्यक्ति आगे बढ़ जाता है, तो तीव्रता सामान्य हो जाती है।

माइक्रोलेंसिंग में, "आवर्धक कांच" एक विशाल वस्तु है, जैसे कि एक तारा या ग्रह, जो दूर के तारे के सामने से गुजरता है। इस वस्तु का गुरुत्वाकर्षण दूर के तारे की रोशनी को पृथ्वी की ओर मोड़ता और केंद्रित करता है, जिससे तारे की चमक अस्थायी रूप से बढ़ जाती है। यह क्षणिक चमक खगोलविदों को ऐसी चीज़ों की खोज करने में सक्षम बनाती है जो अन्यथा बहुत छोटी, अंधेरी या दूर होतीं और उन्हें सीधे नहीं देखा जा सकता।

लगभग 25,000 प्रकाश वर्ष दूर एक धुंधला तारा, KMT-2020-BLG-0414 L के सामने से गुज़रने पर हज़ार गुना ज़्यादा चमकीला हो गया। कोरिया माइक्रोलेंसिंग टेलीस्कोप नेटवर्क ने अचानक चमक को पकड़ा। यूनिवर्सिटी ऑफ़ कैलिफ़ोर्निया, बर्कले के एक पूर्व डॉक्टरेट छात्र केमिंग झांग के नेतृत्व में एक टीम, जो अब यूसी सैन डिएगो में एरिक और वेंडी श्मिट एआई इन साइंस पोस्टडॉक्टरल फ़ेलो हैं, ने तारों की रोशनी की क्षणिक चमक में होने वाले छोटे-छोटे बदलावों को बारीकी से पहचाना और निष्कर्ष निकाला कि दो ग्रह मेजबान तारे की परिक्रमा कर रहे होंगे।

माइक्रोलेंसिंग घटना से पहले, उसके दौरान और बाद में KMT-2020-BLG-0414 की OGLE-III, CFHT और Keck II इमेजिंग

अध्ययन के नेता केमिंग झांग ने कहा, "हमारे निष्कर्ष वैकल्पिक परिदृश्यों को खारिज करने पर आधारित हैं, क्योंकि एक सामान्य तारा आसानी से देखा जा सकता था।" "चूंकि लेंस अंधेरा और कम द्रव्यमान वाला है, इसलिए हमने निष्कर्ष निकाला कि यह केवल एक सफेद बौना हो सकता है।"

टीम के सदस्यों में से एक, यूसी बर्कले के खगोलशास्त्री जोशुआ ब्लूम ने कहा, "माइक्रोलेंसिंग अन्य तारा प्रणालियों का अध्ययन करने का एक बहुत ही दिलचस्प तरीका बन गया है, जिन्हें पारंपरिक तरीकों, यानी पारगमन विधि या रेडियल वेलोसिटी विधि द्वारा नहीं देखा और पहचाना जा सकता है।" "ऐसी दुनियाओं का एक पूरा समूह है जो अब माइक्रोलेंसिंग चैनल के माध्यम से हमारे लिए खुल रहा है, और जो रोमांचक है वह यह है कि हम इस तरह के अनोखे विन्यासों को खोजने की कगार पर हैं।"

"KMT-2020-BLG-0414 L" में, जैसा कि होस्ट स्टार का नाम है, "KMT" का मतलब कोरिया माइक्रोलेंसिंग टेलीस्कोप है, जबकि 2020 खोज का वर्ष है। BLG-0414 आकाश का "ब्लॉक 0414" क्षेत्र है जहाँ तारा स्थित है। अंत में L का मतलब "लेंसिंग" है। परंपरा के अनुसार, ग्रहों को खोज के क्रम में छोटे अक्षरों में लिखे अक्षरों के बाद मेजबान तारे के नाम से पुकारा जाता है। इस प्रकार, KMT-2020-BLG-0414 b और KMT-2020-BLG-0414 c दो ग्रह हैं जिन्हें माइक्रो-लेंसिंग घटना के दौरान प्रकाश की तीव्रता में सूक्ष्म बदलावों द्वारा खोजा गया है। KMT-2020-BLG-0414L b एक स्थलीय ग्रह है जो पृथ्वी के बराबर है, जिसका द्रव्यमान पृथ्वी से लगभग 0.96 गुना है। यह पृथ्वी-सूर्य की दूरी से 1.26 गुना दूरी पर परिक्रमा करता है और लगभग 2.8 वर्षों में ग्रह के चारों ओर एक चक्कर पूरा करता है।

दूसरा, KMT-2020-BLG-0414L c, बृहस्पति के द्रव्यमान का 15.4 गुना है और मेजबान तारे के बहुत करीब से परिक्रमा करता है, जो पृथ्वी और सूर्य के बीच की दूरी से केवल 0.12 गुना है। यह 29.8 दिनों में एक चक्र पूरा करता है।

मनुष्यों की तरह तारों का भी एक जीवन चक्र होता है जिसमें वे अपने प्रारंभिक द्रव्यमान के आधार पर श्वेत बौने, न्यूट्रॉन तारे या ब्लैक होल के रूप में जन्म लेते हैं, विकसित होते हैं और मर जाते हैं। सूर्य गैस और धूल के एक विशाल, घूमते हुए बादल से बना है जिसे सौर निहारिका के नाम से जाना जाता है, जो लगभग 460 करोड़ साल पहले अपने ही गुरुत्वाकर्षण के कारण ढह गया था। ढहते हुए निहारिका के केंद्र के दबाव और चिलचिलाती गर्मी के कारण, आयनित हाइड्रोजन परमाणुओं ने मिलकर हीलियम का निर्माण किया, इस प्रक्रिया को थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाता है। इस प्रक्रिया से विकिरण के रूप में बहुत अधिक ऊर्जा निकलती है।

इस अवस्था में, विकिरण का बाहरी धक्का गुरुत्वाकर्षण के भीतरी खिंचाव को संतुलित करता है, और तारा अपेक्षाकृत स्थिर होता है। तारे को "मुख्य अनुक्रम" में कहा जाता है। सूर्य मध्य-जीवन में है और अगले 500 करोड़ वर्षों तक अपने मुख्य अनुक्रम चरण में बना रहेगा।

कोर में हाइड्रोजन धीरे-धीरे और लगातार कम होता जाएगा, जिससे हीलियम-समृद्ध अवस्था बनी रहेगी। जब कोर हाइड्रोजन लगभग समाप्त हो जाएगा, तो थर्मोन्यूक्लियर प्रक्रिया बंद हो जाएगी। गुरुत्वाकर्षण के कुचलने वाले बल का प्रतिकार करने के लिए आवश्यक विकिरण दबाव के बिना कोर अंदर की ओर झुक जाएगा और सिकुड़ जाएगा। जैसे ही कुचला हुआ गीला स्पंज पानी को बाहर निकालता है, सिकुड़ता हुआ कोर तीव्र विकिरण उत्सर्जित करेगा, बाहरी परत को दूर धकेल देगा और तारे को फुलाए हुए गुब्बारे की तरह फैलने देगा। तारा अब एक विशालकाय है, लेकिन सतह का तापमान तुलनात्मक रूप से ठंडा है, लगभग 2,200 से 3,200 डिग्री सेल्सियस, जो सूर्य के आधे से थोड़ा अधिक गर्म है, जिससे यह लाल-नारंगी रंग का हो जाता है।

सूर्य जैसे तारों के लिए, यह चरण, जिसे लाल दानव के रूप में जाना जाता है, अंत की शुरुआत को दर्शाता है। जैसे-जैसे कोर अपने मूल आकार के दसवें से सौवें हिस्से तक सिकुड़ता है, लाल दानव तारे के अंदर दबाव और तापमान बढ़ता है, जिससे हीलियम नाभिक संलयित होकर कार्बन का निर्माण करता है। जबकि मुख्य अनुक्रम चरण लगभग 1000 करोड़ वर्षों तक रहता है, सूर्य केवल 50 से 100 करोड़ वर्षों के लिए अपने लाल दानव चरण में रहेगा, जो ब्रह्मांडीय पैमाने पर एक मात्र बिंदु है।

जब कोर में हीलियम खत्म हो जाता है, तो सूर्य जैसे तारों में थर्मोन्यूक्लियर प्रक्रिया स्थायी रूप से बंद हो जाती है। तारा अंततः मुख्य रूप से कार्बन-आधारित हो जाता है, अपने गुरुत्वाकर्षण के तहत गिरता है और धीरे-धीरे संचित ऊर्जा को छोड़ता है। सूर्य जैसे तारे के लिए, यह अंतिम चरण, सफ़ेद बौना है। इस अवस्था में, यह अपने पिछले आकार का सौवाँ हिस्सा होता है, जो सूर्य जैसे तारे की तुलना में बौना होता है। हालाँकि, चूँकि सारी ऊर्जा सीमित सतह क्षेत्र में उत्सर्जित होती है, इसलिए यह 8000 C और 40,000 C के बीच "सफ़ेद" गर्म होता है।

अगले 500 करोड़ वर्षों में सूर्य लाल दानव अवस्था में पहुँच जाएगा, अपनी त्रिज्या का लगभग 200 गुना विस्तार करते हुए बुध और संभवतः शुक्र को निगल जाएगा। अब तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि पृथ्वी शायद मूंछों के ज़रिए बच जाए लेकिन फैलते सूर्य की अत्यधिक गर्मी में जल जाएगी।

हालांकि, यह तारकीय प्रणाली बताती है कि पृथ्वी जैसा ग्रह अपनी प्रारंभिक कक्षा से एक नई कक्षा में स्थानांतरित हो सकता है जब केंद्रीय तारा लाल विशालकाय में रूपांतरित हो जाता है। जब सूर्य जैसा तारा एक सफेद बौने में विकसित होता है, तो उसका द्रव्यमान काफी कम हो जाता है। जैसे-जैसे सूर्य जैसे तारे द्रव्यमान खोते हैं, उनका गुरुत्वाकर्षण आकर्षण कम होता जाता है, जिससे ग्रह बाहर की ओर खिसकने लगते हैं, जिससे पृथ्वी के पास फैलते हुए सूर्य से बचने का एक संकीर्ण मौका होता है।

यदि पृथ्वी बच जाती है, तो संभवतः वह सूर्य के चारों ओर अपने वर्तमान आकार से दोगुनी बड़ी कक्षा में होगी, जिससे उसका आधा द्रव्यमान नष्ट हो जाएगा और उसका आकार लगभग पृथ्वी के बराबर रह जाएगा।

केमिंग झांग कहते हैं, "मेजबान तारे के अंतिम विकासात्मक चरणों के दौरान ग्रहीय कक्षीय विस्तार को देखते हुए, यह पृथ्वी-द्रव्यमान वाला ग्रह संभवतः पृथ्वी-सूर्य की दूरी के करीब एक प्रारंभिक कक्षा में मौजूद रहा होगा, जिससे सुदूर भविष्य में ग्रह पृथ्वी के संभावित अस्तित्व की एक झलक मिलती है।"

सुदूर ग्रह KMT-2020-BLG-0414L b की खोज हमारे ग्रह के दीर्घकालिक अस्तित्व के लिए एक हल्की सी आशा प्रदान करती है।

मेजबान तारे की परिक्रमा करने वाले सभी ग्रह रहने योग्य नहीं होते। केंद्रीय तारे के आस-पास के रहने योग्य क्षेत्र, जिसे अक्सर गोल्डीलॉक्स स्थिति के रूप में जाना जाता है, में उचित तापमान और विकिरण होना चाहिए, न बहुत ठंडा और न ही बहुत गर्म, बल्कि बिल्कुल सही।

पृथ्वी-सूर्य की दूरी से लगभग दुगुनी दूरी पर स्थित KMT-2020-BLG-0414L b छोटे, फीके मेजबान तारे के रहने योग्य क्षेत्र से बाहर है। भले ही यह विस्तारित लाल विशालकाय सूर्य के पंजे से बच जाए, लेकिन पृथ्वी उस चरण से बहुत पहले ही निर्जन हो जाएगी। विशाल सूर्य की चिलचिलाती गर्मी, जो अब ग्रह के काफी करीब है, पृथ्वी को झुलसा देगी और झुलसा देगी। झांग ने कहा, "किसी भी मामले में, ग्रह पृथ्वी केवल लगभग एक अरब वर्षों तक ही रहने योग्य होगी, जिस समय पृथ्वी के महासागर बेकाबू ग्रीनहाउस प्रभाव से वाष्पीकृत हो जाएंगे - लाल विशालकाय द्वारा निगले जाने के जोखिम से बहुत पहले।"

झांग का सुझाव है कि मानवता बाहरी सौर मंडल में शरण पा सकती है। बृहस्पति और शनि के कई चंद्रमाओं, जिनमें यूरोपा, कैलिस्टो, गेनीमीड और एनसेलेडस शामिल हैं, में पानी के जमे हुए समुद्र हैं जो सूर्य के फैलने पर पिघल सकते हैं, जिससे पृथ्वीवासियों को शरण मिल सकती है।

"जैसे-जैसे सूर्य लाल दानव बनता जाएगा, रहने योग्य क्षेत्र बृहस्पति और शनि की कक्षा के आसपास चला जाएगा, और इनमें से कई चंद्रमा समुद्री ग्रह बन जाएंगे। मुझे लगता है, उस स्थिति में, मानवता वहां प्रवास कर सकती है," झांग ने सुझाव दिया।

"क्या पृथ्वी पर उस (लाल विशालकाय) अवधि के दौरान जीवन जीवित रह सकता है, यह अज्ञात है। लेकिन निश्चित रूप से, सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि जब पृथ्वी लाल विशालकाय बन जाती है, तो सूर्य उसे निगल नहीं लेता है," इस अध्ययन में शामिल एक अन्य टीम सदस्य, यूसी बर्कले में खगोल विज्ञान की एसोसिएट प्रोफेसर और अध्यक्ष जेसिका लू ने कहा।

अनुसंधान दल के अन्य सदस्य थे - चीन के बीजिंग स्थित त्सिंगुआ विश्वविद्यालय के वेइचेंग जांग और शूडे माओ, यूसी बर्कले के पूर्व डॉक्टरेट छात्र और अब पासाडेना स्थित कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में सहायक प्रोफेसर करीम एल-बद्री, सिएटल स्थित वाशिंगटन विश्वविद्यालय के एरिक एगोल, कोलंबस स्थित ओहियो स्टेट विश्वविद्यालय के बी स्कॉट गौडी, यूसी सैन डिएगो के क्विन कोनोपैकी, यूसी बर्कले की नताली लेबरोन और कॉलेज पार्क स्थित मैरीलैंड विश्वविद्यालय के सीन टेरी।