जेम्स वेब टेलीस्कोप ने तापमान में अपेक्षाकृत मध्यम एक्सोप्लैनेट TOI‑199b पर मीथेन का पता लगाया

खगोलविदों ने NASA के James Webb Space Telescope (JWST) की मदद से दूर स्थित एक्सोप्लैनेट TOI‑199b के वातावरण में मीथेन (CH₄) की स्पष्ट मौजूदगी दर्ज की है। यह ग्रह आकार में लगभग शनि जैसा गैस दानव है और इसका तापमान अपेक्षाकृत मध्यम माना जाता है। ऐसे ग्रहों के वातावरण का विस्तृत अध्ययन अब तक बहुत कम हुआ है, इसलिए यह खोज एक्सोप्लैनेट विज्ञान में एक महत्वपूर्ण कदम मानी जा रही है।

वैज्ञानिकों ने यह पता लगाया कि जब यह ग्रह अपने तारे के सामने से गुज़रता है, तब तारे की रोशनी उसके वातावरण से होकर गुजरती है। इस रोशनी में आने वाले सूक्ष्म बदलावों का विश्लेषण करके शोधकर्ताओं ने मीथेन के संकेत पहचाने और ग्रह के वातावरण की रासायनिक संरचना के बारे में नई जानकारी प्राप्त की।

TOI‑199b क्यों है खास

TOI‑199b एक गैस दानव है जिसका त्रिज्या लगभग बृहस्पति के 0.81 गुना और द्रव्यमान लगभग 0.17 बृहस्पति के बराबर है। यह अपने तारे की परिक्रमा लगभग 104.9 दिनों में पूरी करता है और तारे से इसकी दूरी लगभग 0.425 AU है (AU यानी पृथ्वी‑सूर्य दूरी के बराबर खगोलीय इकाई)।

इस ग्रह की सबसे दिलचस्प बात इसका तापमान है। इसका अनुमानित संतुलन तापमान लगभग 350 केल्विन (लगभग 170–180°F) है, जो इसे “temperate gas giant” यानी मध्यम तापमान वाला गैस दानव बनाता है।

आमतौर पर एक्सोप्लैनेट वातावरण के अध्ययन दो तरह के ग्रहों पर केंद्रित रहे हैं:

• Hot Jupiters – ऐसे गैस दानव जो अपने तारे के बहुत करीब होते हैं और अत्यधिक गर्म होते हैं।
• Cold gas giants – जैसे हमारे सौरमंडल के बृहस्पति और शनि, जो अपने तारे से बहुत दूर और काफी ठंडे होते हैं।

TOI‑199b इन दोनों के बीच की श्रेणी में आता है। इसी कारण यह ग्रह वैज्ञानिकों के लिए बेहद महत्वपूर्ण है, क्योंकि इस तापमान श्रेणी के ग्रहों के वातावरण का अध्ययन पहले बहुत मुश्किल रहा है।

JWST ने मीथेन कैसे खोजा

इस खोज के लिए वैज्ञानिकों ने Transmission Spectroscopy नामक तकनीक का इस्तेमाल किया। जब कोई ग्रह अपने तारे के सामने से गुजरता है (जिसे ट्रांज़िट कहा जाता है), तब तारे की थोड़ी‑सी रोशनी ग्रह के वातावरण से होकर गुजरती है।

वातावरण में मौजूद अलग‑अलग गैसें रोशनी की विशिष्ट तरंगदैर्घ्य को अवशोषित कर लेती हैं। इन अवशोषण पैटर्न को देखकर वैज्ञानिक यह पहचान सकते हैं कि वातावरण में कौन‑कौन से अणु मौजूद हैं।

TOI‑199b के मामले में शोधकर्ताओं ने JWST के NIRSpec उपकरण को G395M मोड में इस्तेमाल किया और एक ही ट्रांज़िट के दौरान ग्रह का अवलोकन किया। इससे प्राप्त ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रम का विश्लेषण करके उन्होंने वातावरण की संरचना का अनुमान लगाया।

डेटा के सांख्यिकीय विश्लेषण और वायुमंडलीय मॉडलिंग से मीथेन की मजबूत उपस्थिति के संकेत मिले।

वातावरण में अन्य गैसों की खोज

वैज्ञानिकों ने स्पेक्ट्रम में कुछ अन्य संभावित गैसों की भी जांच की, जो आमतौर पर हाइड्रोजन‑समृद्ध गैस दानवों के वातावरण में मिलने की उम्मीद होती है। इनमें शामिल हैं:

• जल वाष्प (H₂O)
• अमोनिया (NH₃)
• हाइड्रोजन सायनाइड (HCN)
• कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂)
• कार्बन मोनोऑक्साइड (CO)

हालाँकि उपलब्ध डेटा में सबसे स्पष्ट संकेत मीथेन के ही मिले। अन्य गैसों के लिए परीक्षण किए गए, लेकिन उनके स्पष्ट प्रमाण नहीं मिले। विशेष रूप से CO और CO₂ के मजबूत संकेतों की अनुपस्थिति से वैज्ञानिकों को ग्रह के वातावरण की रासायनिक संरचना और धात्विकता (metallicity) को सीमित करने में मदद मिली।

एक्सोप्लैनेट विज्ञान के लिए यह खोज क्यों अहम है

मध्यम तापमान वाले गैस दानव ग्रह एक्सोप्लैनेट अनुसंधान में एक तरह से “missing category” रहे हैं। इसका कारण यह है कि ये ग्रह अपने तारों से अपेक्षाकृत दूर होते हैं और उनकी परिक्रमा अवधि लंबी होती है, इसलिए इन्हें ट्रांज़िट के दौरान देखना कठिन होता है।

TOI‑199b का अध्ययन कई वजहों से महत्वपूर्ण है:

• यह ठंडे तापमान वाले गैस दानवों के लिए वायुमंडलीय रसायन मॉडल की जांच करने में मदद करता है।
• इससे समझ आता है कि हाइड्रोजन‑समृद्ध वातावरण में मीथेन कैसे बनती और बनी रहती है।
• यह गर्म एक्सोप्लैनेट और ठंडे गैस ग्रहों के बीच तुलना करने के लिए एक मानक उदाहरण (benchmark) देता है।

सबसे अहम बात यह है कि यह परिणाम दिखाता है कि JWST सिर्फ अत्यधिक गर्म ग्रहों ही नहीं, बल्कि मध्यम तापमान वाले गैस दानवों के वातावरण का भी विश्लेषण कर सकता है।

330 प्रकाश‑वर्ष दूर ग्रह से मिली अहम जानकारी

TOI‑199b पृथ्वी से 330 से अधिक प्रकाश‑वर्ष दूर स्थित है। इसके बावजूद JWST की संवेदनशीलता इतनी अधिक है कि वैज्ञानिक इस दूरी से भी उसके वातावरण में मौजूद अणुओं का पता लगा सके।

भविष्य में यदि ऐसे और मध्यम तापमान वाले गैस दानवों का अवलोकन किया जाता है, तो वैज्ञानिक उनके रासायनिक “फिंगरप्रिंट” की तुलना कर सकेंगे। इससे यह समझने में मदद मिलेगी कि ग्रह कैसे बनते हैं और समय के साथ उनके वातावरण कैसे विकसित होते हैं। TOI‑199b इस दिशा में शुरुआती लेकिन बेहद महत्वपूर्ण उदाहरण बन गया है।