‘गुलाबी ग्रहा’वर मिठाचे ढग...

 

 

 

‘जीजे ५०४ बी’ ही वस्तू, पृथ्वीपासून केवळ ५७ प्रकाशवर्षे दूर आहे. ती सूर्यसदृश तार्‍याभोवती फिरते; पण तिचे स्वरूप नेमके ग्रह म्हणून मोजायचे की ‘तपकिरी बटू’ या वर्गात ठेवायचे, याबाबत अजूनही चर्चा सुरूच आहे. नव्या विश्लेषणानुसार, तिचे वस्तुमान गुरूच्या सुमारे २५ पट असू शकते. एवढे मोठे वस्तुमान, सामान्यत: वायुराक्षस ग्रहांच्या पलीकडे जाते. म्हणूनच, संशोधक तिला ‘ग्रह-वस्तुमानाचा सहचर’ असे संबोधतात. याच कारणामुळे, ‘जीजे ५०४ बी’ खगोलशास्त्रज्ञांसाठी विशेष महत्त्वाची ठरते. ती ग्रह आणि ‘तपकिरी बटू’ यांच्या सीमारेषेवर असलेली वस्तू आहे.

 

या वस्तूला ‘गुलाबी ग्रह’ हे नाव तिच्या रंगछटेमुळे मिळाले. हा गुलाबीपणा प्रत्यक्ष पृष्ठभागाचा नसून वातावरणातील धूसर थर, उष्णतेचे उत्सर्जन आणि विशिष्ट तरंगलांबीवरील प्रकाश यांच्या एकत्रित परिणामातून दिसतो. महत्त्वाचे म्हणजे ‘जीजे ५०४ बी’ ही, थेट प्रतिमांकनाने दिसणार्‍या बाह्य-ग्रहांमध्ये तुलनेने थंड वस्तू मानली जाते. तिचे तापमान जवळपास २९० अंश सेल्सिअस असल्याचे दिसते. पृथ्वीच्या दृष्टीने हे अत्यंत उष्ण असले, तरी महाकाय बाह्य-ग्रहांच्या तुलनेत ते कमीच आहे. म्हणूनच, तिच्या वातावरणात उष्ण वायुराक्षसांपेक्षा, वेगळ्या प्रकारचे रसायनशास्त्र आणि ढगरचना असतील, अशी अपेक्षा होती.

 

‘जीजे ५०४ बी’चा शोध २०१३ मध्ये, थेट प्रतिमांकन पद्धतीने लागला. बहुतेक बाह्यग्रहांचा शोध त्यांच्या तार्‍याच्या प्रकाशातील सूक्ष्म बदलांवरून लागतो. पण, ‘जीजे ५०४ बी’ पालक तार्‍यापासून इतकी दूर आहे की, तिला स्वतंत्रपणे टिपणे शक्य झाले. ती आपल्या तार्‍यापासून सुमारे ४३.५ खगोलीय एकक अंतरावर आहे. म्हणजे गुरू-सूर्य अंतराच्या जवळजवळ नऊपट! एवढ्या दूरवर इतका मोठा ग्रह किंवा ग्रहसदृश सहचर कसा तयार झाला, हा प्रश्नही अजून अनुत्तरितच आहे.

 

या वस्तूचे वातावरण समजून घेण्यात ‘जेम्स वेब’ अवकाश दुर्बिणीने, निर्णायक भूमिका बजावली. तिच्या ‘निअर-इन्फ्रारेड स्पेट्रोग्राफ’च्या साहाय्याने २.९ ते ५.३ मायक्रॉन या पट्ट्यात, या वस्तूचा तपशीलवार वर्णपट मिळवण्यात आला. वर्णपट म्हणजे, त्या ग्रहाच्या वातावरणाचे रासायनिक हस्ताक्षर. ग्रहाच्या वातावरणातून येणार्‍या प्रकाशात कोणत्या तरंगलांबी शोषल्या गेल्या आहेत, यावरून वातावरणात कोणते रेणू आहेत, याचा अंदाज लावता येतो. या अभ्यासात पाण्याची वाफ, मिथेन, कार्बन डायऑसाईड, अमोनिया, कार्बन मोनॉसाईड आणि हायड्रोजन सल्फाईड यांसारख्या संयुगांच्या खुणाही दिसल्या. या रेणूंमुळे ग्रहाचे तापमान, रासायनिक संतुलन, उभ्या दिशेने पदार्थांची हालचाल आणि त्याची निर्मिती कशी झाली, याविषयीची माहिती मिळते.

 

मात्र, इथेच एक महत्त्वाची अडचण समोर आली. मिळालेला वर्णपट कोणत्याही साध्याच्या वातावरणीय नमुन्याशी जुळत नव्हता. तापमान, दाब आणि रासायनिक रचना यांचे अनेक नमुने तपासूनही, योग्य उत्तर मिळत नव्हते. शेवटी संशोधकांनी वातावरणातील ढगांकडे लक्ष केंद्रित केले. पृथ्वीवरील ढग मुख्यतः पाण्याचे असतात; पण बाह्य-ग्रहांवर तापमानानुसार ढगांचे स्वरूप पूर्णपणे वेगळे असू शकते. काही ग्रहांवर खडकांच्या वाफांचे ढग, काही ठिकाणी लोह किंवा सिलिकेटचे ढग; तर तुलनेने थंड वातावरणात विविध क्षारांचे किंवा धातू-संयुगांचे ढग तयार होऊ शकतात.

 

‘जीजे ५०४ बी’च्या बाबतीतही असेच घडले. संशोधकांनी विविध ढगरचना असलेले वातावरणीय नमुने तयार केले. त्यात मिठाच्या ढगांचा समावेश असलेले नमुने, निरीक्षणांशी सर्वाधिक जुळले. याचा अर्थ, या ग्रहाच्या वातावरणात क्षाराधारित सूक्ष्म कणांचे ढग असू शकतात. हे मिठाचे ढग म्हणजेच स्वयंपाकघरातील मीठ हवेत उडत आहे, असा अर्थ नाही. येथे मीठ म्हणजे विशिष्ट धातू आणि अधातूंच्या संयुगांपासून तयार झालेले संघनित कण! तापमान आणि दाब योग्य पातळीवर आले की, ही संयुगे वायुरूप अवस्थेतून सूक्ष्म कणांमध्ये बदलतात आणि ढग तयार करतात.

 

या मिठाच्या ढगांचे महत्त्व काय? सर्वांत महत्त्वाची गोष्ट म्हणजे, ते ग्रहाच्या वर्णपटात हस्तक्षेप करतात. ते खोल थरांतील रेणूंच्या खुणा दाबून टाकू शकतात, प्रकाशाचे प्रकीर्णन बदलू शकतात. तसेच, ग्रहाच्या बाह्यरूपावरही परिणाम करू शकतात. त्यामुळे जर ढगांचा विचारच केला नाही, तर ग्रहाच्या तापमानापासून ते रासायनिक रचनेपर्यंत अनेक निष्कर्ष चुकीचे निघू शकतात. म्हणूनच, ‘जीजे ५०४ बी’वरील मिठाचे ढग हा शोध, बाह्य-ग्रहांच्या हवामानशास्त्रासाठी महत्त्वाचा टप्पा ठरतो. तो स्पष्टपणे सांगतो की एखादा ग्रह समजून घ्यायचा असेल, तर त्याच्या आकाशातील ढगांचे रसायनशास्त्र समजून घ्यावे लागेल.

 

या ग्रहाच्या वातावरणात मिथेन आणि अमोनियाचे संकेत दिसणेही, तितकेच महत्त्वाचे आहे. गुरू आणि शनीसारख्या थंड वायुराक्षसांमध्ये, मिथेन हा महत्त्वाचा घटक असतो. अमोनियाचे प्रमाण वातावरणातील तापमान, दाब आणि उभ्या दिशेच्या मिश्रण प्रक्रियांविषयी माहिती देते. नव्या अभ्यासात ‘जीजे ५०४ बी’च्या वातावरणात, रासायनिक असमतोल असल्याचेही संकेत आहेत. याचा अर्थ, वातावरणातील वायू वर-खाली मोठ्या प्रमाणात मिसळत असावेत. पृथ्वीवर संवहन, ढग आणि पर्जन्य या प्रक्रिया हवामान ठरवतात; तसाच काहीसा गुंतागुंतीचा खेळ या दूरच्या जगावरही चालू असावा.

 

‘जीजे ५०४ बी’चे वयही महत्त्वाचे आहे. ही वस्तू सुमारे २.५ ते ४ अब्ज वर्षे वयाची असू शकते. मोठे वायुराक्षस आणि ‘तपकिरी बटू’ जन्माला येताना प्रचंड उष्ण असतात; पण कालांतराने ते थंड होत जातात. त्यामुळे त्यांचे तापमान आणि तेज यावरूनच, त्यांचे वय आणि वस्तुमान यांचा अंदाज बांधता येतो. ‘जीजे ५०४ बी’ तुलनेने जुनी आणि थंड असल्यामुळे, तिचे वातावरण महाकाय उष्ण बाह्य-ग्रहांपेक्षा वेगळ्या प्रकारच्या हवामानशास्त्राचे दर्शन घडवते. येथे धातूंच्या वाफांऐवजी मिथेन, अमोनिया आणि क्षारकणांचे ढग महत्त्वाचे ठरतात. यावरूनच एक महत्त्वाची गोष्ट समोर येते ती म्हणजे, बाह्य-ग्रह हवामानशास्त्र एकसुरी नाही. तापमानाच्या वेगवेगळ्या पट्ट्यांमध्ये, पूर्णपणे वेगवेगळ्या प्रकारचे ढग, रासायनिक प्रक्रिया आणि हवामान नमुने असू शकतात.

 

या शोधाचा ग्रहनिर्मितीच्या सिद्धांतांवरही परिणाम होऊ शकतो. नव्या विश्लेषणानुसार, ‘जीजे ५०४ बी’मध्ये, हायड्रोजन-हेलियमपेक्षा जड मूलद्रव्यांचे प्रमाण तुलनेने जास्त असण्याची शक्यता आहे. जर हे पुढील निरीक्षणांनी सिद्ध झाले, तर या वस्तूची निर्मिती तार्‍यासारख्या थेट वायू-कोसळ्यातून झाली नसून, ग्रहांसारख्या पदार्थसंचय प्रक्रियेतून झाली असावी, असा युक्तिवाद बळकट होऊ शकतो. मात्र, हा प्रश्न अजून खुलाच आहे. कारण, इतके प्रचंड वस्तुमान असलेली एखादी वस्तू एखाद्या ग्रहाप्रमाणे तयार झाली असेल, असे मानणे सोपे नाही. म्हणूनच, ‘जीजे ५०४ बी’ ही हवामानशास्त्र आणि ग्रहनिर्मिती, या दोन्ही क्षेत्रांच्या सीमेवर उभी असलेली महत्त्वाची वस्तू ठरते.

 

बाह्य-ग्रहांचा अभ्यास आता ग्रह सापडला, या टप्प्यावर थांबत नाही. पुढचा प्रश्न असा की, त्या ग्रहाच्या आकाशात काय आहे? कोणते ढग आहेत? वातावरणातील रासायनिक संतुलन कसे आहे? उष्णता खोल थरांतून वर कशी येते? आणि या सर्वांतून त्या ग्रहाची निर्मिती कशी झाली, हे कसे उलगडते? ‘जेम्स वेब’ अवकाश दुर्बीण या प्रश्नांची उत्तरे देण्यास सुरुवात करत आहे.

 

‘जीजे ५०४ बी’वरील मिठाचे ढग म्हणूनच केवळ कुतूहल वाढवणारी बातमी नाहीत; ते बाह्य-ग्रहांच्या वातावरणातील ढगांना केंद्रस्थानी आणतात. ते थंड, फिकट आणि दूरच्या जगांचे हवामान समजून घेण्याचा नवा मार्ग दाखवतात. सर्वांत महत्त्वाचे म्हणजे, विश्वातील ग्रहांची विविधता आपल्या कल्पनेपेक्षा कितीतरी अधिक आहे. उद्या ‘जेम्स वेब’ किंवा पुढील पिढीच्या दुर्बिणी आणखी थंड, आणखी सूक्ष्म आणि कदाचित, अधिक पृथ्वीसदृश बाह्य-ग्रहांचे वातावरण उघड करतील; तेव्हा ‘जीजे ५०४ बी’वरील मिठाचे ढग हा शोध बाह्य-ग्रहांच्या हवामानशास्त्राच्या नव्या पर्वाची सुरुवात म्हणून लक्षात राहू शकतो.