Webb ने Beta Pictoris के चारों ओर पानी और कार्बन डाइऑक्साइड की बर्फ पाई

James Webb Space Telescope ने Beta Pictoris के चारों ओर मलबे के डिस्क में पानी और कार्बन डाइऑक्साइड की बर्फ का पता लगाया है, जो पृथ्वी से लगभग 64 light-years दूर एक युवा तारा है और लगभग 20 million years पुराना है। ये निष्कर्ष Baltimore में Space Telescope Science Institute के खगोलशास्त्री Sarah Betti के नेतृत्व में किए गए एक अध्ययन से आए हैं, जो Science में प्रकाशित हुआ है।

Ice detection

Betti की टीम ने 7 December, 2023 को Webb के Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) का उपयोग करके Beta Pictoris का अवलोकन किया, जो इमेज के प्रत्येक बिंदु के लिए 0.6 से 5.2 micrometers तक का पूर्ण स्पेक्ट्रम रिकॉर्ड करता है। तारे की चमक को हटाने के बाद, शोधकर्ताओं ने मापा कि डिस्क की धूल प्रत्येक तरंगदैर्ध्य (wavelength) पर कितने तारकीय प्रकाश को परावर्तित करती है।

पानी की बर्फ 3 micrometers के पास प्रकाश को मजबूती से अवशोषित करती है, जबकि कार्बन डाइऑक्साइड की बर्फ 4.27 micrometers पर या 4.39 micrometers पर अवशोषित करती है जब इसमें भारी कार्बन-13 आइसोटोप (carbon-13 isotope) होता है। तारे के विपरीत दिशाओं में दो स्थानों से प्राप्त विस्तृत स्पेक्ट्रा, जिनमें से प्रत्येक लगभग 100 astronomical units बाहर है, ने पानी और कार्बन डाइऑक्साइड दोनों बर्फ दिखाई, जिसमें सामान्य रूप और दुर्लभ कार्बन-13 संस्करण दोनों शामिल हैं।

Ice composition and structure

कार्बन डाइऑक्साइड की विशेषताएं थोड़े छोटे तरंगदैर्ध्य की ओर स्थानांतरित हो गई थीं और लैब में मापी गई शुद्ध कार्बन डाइऑक्साइड बर्फ की तुलना में बहुत व्यापक थीं। टीम ने पेपर में कहा है कि कार्बन डाइऑक्साइड इस तरह व्यवहार करती है जब इसके अणु पानी की बर्फ के अंदर फंस जाते हैं, जिसका अर्थ है कि दोनों बर्फ अलग-अलग कणों के रूप में अगल-बगल रहने के बजाय पूरी तरह से मिश्रित हैं।

टीम ने गणना की कि प्रत्येक 10 पानी के अणुओं के लिए एक से थोड़ा अधिक कार्बन डाइऑक्साइड का अणु है, जिसका अर्थ है कि यह बर्फ का लगभग 11 percent है। यह Solar System के धूमकेतुओं में मापे गए 2.5 से 30 percent और अन्य नवजात तारों के चारों ओर डिस्क की बर्फ में देखे गए 7 से 20 percent की सीमा के भीतर आता है।

पानी की बर्फ लगभग पूरी तरह से अमोर्फस (amorphous) है, जो एक अव्यवस्थित, कांच जैसी ठोस अवस्था है। क्रिस्टलीय बर्फ स्पेक्ट्रम में 3 micrometers के ठीक ऊपर एक तीखा शिखर (peak) उत्पन्न करती है, लेकिन Beta Pictoris में वह शिखर अनुपस्थित था। टीम का अनुमान है कि सिस्टम में पानी की बर्फ का 7 percent से भी कम हिस्सा क्रिस्टलीय है।

Origin of the ice

अमोर्फस बर्फ को उसी रूप में बने रहने के लिए, इसे लगभग 100 Kelvin, या minus 173° Celsius से ठंडा रहना होगा। अन्यथा, किसी चीज़ को इसकी क्रिस्टल संरचना को तोड़ते रहना होगा, जैसे कि उच्च-ऊर्जा पराबैंगनी (ultraviolet) प्रकाश, कॉस्मिक किरणें, या तारे से आने वाले कण। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि बर्फ के सबसे अधिक संभावना है कि अंतरतारकीय माध्यम (interstellar medium) में बना था, Beta Pictoris के ग्रहों के आकार लेना शुरू करने से बहुत पहले।

टीम का तर्क है कि डिस्क में बर्फ का समान वितरण प्लैनेटिसिमल्स के बीच बार-बार होने वाली टक्करों की आवश्यकता रखता है। प्रत्येक टक्कर ताज़ा बर्फीली धूल छोड़ेगी, जिसमें वह बर्फ भी शामिल होगी जो टकराने वाले पिंडों के भीतर गहराई में दबी और सुरक्षित थी, जो उस बर्फ की भरपाई करेगी जिसे तारकीय प्रकाश नष्ट कर देता है।

Why it matters

ये निष्कर्ष इस विचार का समर्थन करते हैं कि डिस्क की कार्बन मोनोऑक्साइड गैस टकराने वाले बर्फीले पिंडों से आती है और यह स्पष्टीकरण देते हैं कि पराबैंगनी प्रकाश के निरंतर संपर्क में रहने वाले वातावरण में बर्फ कैसे जीवित रह सकती है। यदि 64 light-years दूर एक युवा ग्रह प्रणाली (young planetary system) की शुरुआत हमारे जैसी ही बर्फीली सामग्रियों से हुई होगी, तो आदिम, अंतरतारकीय बर्फ सामान्य रूप से ग्रह प्रणालियों का एक सामान्य घटक हो सकती है, जिसका अर्थ है कि पानी से भरपूर, संभावित रूप से रहने योग्य दुनिया के लिए कच्चे माल भी सामान्य हो सकते हैं।

स्रोत (अंग्रेज़ी में)

• arstechnica.com: James Webb telescope finds ice older than the star it orbits - Ars Technica
• ua.news: James Webb detects ice likely older than Beta Pictoris — Ars Technica | UA.NEWS

यह मूल अंग्रेज़ी लेख का एआई द्वारा किया गया अनुवाद है, जिसे स्वचालित रूप से जाँचा गया है ताकि यह मूल लेख जैसी ही बात कहे। स्रोतों की जाँच अंग्रेज़ी में की गई थी।