वेब ने IC 348 में बृहस्पति से सिर्फ दोगुने भारी ब्राउन ड्वार्फ खोजे

NASA के जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप ने युवा तारा-निर्माण क्षेत्र IC 348 में ऐसे ब्राउन ड्वार्फ खोजे हैं जिनका अनुमानित द्रव्यमान बृहस्पति के करीब दो गुना तक है। ये पिंड किसी तारे की परिक्रमा नहीं कर रहे, बल्कि अंतरिक्ष में स्वतंत्र रूप से घूम रहे हैं। इतने हल्के पिंड तारे और ग्रह के बीच की धुंधली सीमा पर आते हैं और यह परखने का दुर्लभ मौका देते हैं कि तारों की जन्मस्थली में सीधे बनने वाला पिंड न्यूनतम कितना छोटा हो सकता है। 1

इतनी धुंधली वस्तुएँ वेब ने कैसे ढूंढीं

IC 348, पर्सियस तारा-निर्माण क्षेत्र में पृथ्वी से लगभग 1,000 प्रकाश-वर्ष दूर है। वेब के निकट-अवरक्त अवलोकनों में युवा चमकीले तारे, धूल और गैस के भीतर छिपे स्रोत तो दिखाई देते ही हैं, लेकिन उसकी असाधारण संवेदनशीलता बहुत ठंडे और बेहद कम चमक वाले उपतारकीय पिंडों को भी उजागर कर देती है। 1

खोज दो चरणों में हुई:

1. NIRCam इमेजिंग: नियर-इन्फ्रारेड कैमरा ने संभावित पिंडों की अवरक्त चमक और रंग मापे। युवा और ठंडे ब्राउन ड्वार्फ इन आँकड़ों में सामान्य तारों तथा कई दूरस्थ पृष्ठभूमि स्रोतों से अलग दिखते हैं।
2. NIRSpec स्पेक्ट्रोस्कोपी: चुने गए उम्मीदवारों के प्रकाश को तरंगदैर्ध्य के अनुसार बांटकर उनके स्पेक्ट्रम देखे गए। इससे उनके ठंडे, युवा उपतारकीय वायुमंडल के संकेत मिले और द्रव्यमान समेत भौतिक गुणों का अनुमान संभव हुआ।

यह काम IC 348 में वेब की पहले की खोज का विस्तार है। शुरुआती सर्वेक्षण में आठ बृहस्पति-द्रव्यमान से कम वाले तीन मुक्त-तैरते ब्राउन ड्वार्फ मिले थे; उनमें सबसे छोटा करीब तीन से चार बृहस्पति-द्रव्यमान का था। अधिक गहरे अनुवर्ती अवलोकनों में लगभग दो बृहस्पति-द्रव्यमान के नए सदस्य मिले। 3

दो बृहस्पति-द्रव्यमान का ब्राउन ड्वार्फ क्यों अहम है

ब्राउन ड्वार्फ वे पिंड हैं जिनका द्रव्यमान उनके केंद्र में लंबे समय तक हाइड्रोजन संलयन—सामान्य तारों को ऊर्जा देने वाली प्रक्रिया—चलाए रखने के लिए पर्याप्त नहीं होता। अधिक द्रव्यमान वाले कुछ ब्राउन ड्वार्फ सीमित अवधि के लिए ड्यूटेरियम का संलयन कर सकते हैं, लेकिन वे स्थायी हाइड्रोजन-जलाने वाले तारे नहीं बनते।

IC 348 के सबसे हल्के सदस्य द्रव्यमान में विशाल ग्रहों के बराबर हैं, फिर भी वे किसी तारे की कक्षा में नहीं हैं। इस दायरे में केवल द्रव्यमान से नाम तय नहीं होता। कोई पिंड ग्रह-जितना हल्का हो सकता है, पर यदि उसके बनने का तरीका गैस-धूल के बादल से तारे-जैसा प्रत्यक्ष निर्माण माना जाता है, तो उसे ब्राउन ड्वार्फ या ग्रह-द्रव्यमान पिंड कहा जा सकता है—न कि किसी तारे की डिस्क में बने ग्रह की तरह।

इतने कम द्रव्यमान वाले अकेले पिंडों का निर्माण बादल के सामान्य विखंडन मॉडलों के लिए कठिन है। NASA के अनुसार, नई खोजें तारा-निर्माण के मॉडलों को चुनौती देती हैं। अवलोकन IC 348 में पहुँचने वाले न्यूनतम द्रव्यमान पर नई सीमा लगाते हैं, लेकिन वे अपने-आप यह नहीं बताते कि इन पिंडों का गठन किस रास्ते से हुआ। 1

द्रव्यमान का अनुमान पूरी तरह सटीक तौल नहीं है

“करीब दो बृहस्पति-द्रव्यमान” प्रत्यक्ष रूप से तौलकर निकाला गया आंकड़ा नहीं है। अत्यंत युवा ब्राउन ड्वार्फ के लिए वैज्ञानिक उसकी चमक और स्पेक्ट्रम को विकासवादी मॉडलों से मिलाते हैं। ये मॉडल बताते हैं कि समय के साथ ऐसा पिंड कैसे ठंडा और धुंधला होना चाहिए। इसलिए द्रव्यमान का अनुमान आयु और शुरुआती विकास के बारे में की गई मान्यताओं पर निर्भर करता है।

नतीजे को इस रूप में समझना अधिक सही है कि IC 348 में अत्यंत कम द्रव्यमान-सीमा में पुष्ट या मजबूत समर्थन वाले उपतारकीय सदस्य मौजूद हैं। इसे ग्रह और ब्राउन ड्वार्फ के बीच कोई बिल्कुल सटीक, अंतिम विभाजन-रेखा नहीं मानना चाहिए।

ग्रह-द्रव्यमान पिंडों के आसपास डिस्क

नए पहचाने गए दो IC 348 सदस्यों—जिनका अनुमानित द्रव्यमान क्रमशः करीब दो और 10 बृहस्पति-द्रव्यमान है—में इन्फ्रारेड अतिरिक्त उत्सर्जन दिखा है, जो उनके चारों ओर मौजूद डिस्क से जुड़ा है। इन डिस्क में वह सामग्री हो सकती है जिससे आगे चलकर ग्रह या चंद्रमा बन सकें।

इसका अर्थ रोचक है: ग्रह बनाने की कच्ची सामग्री उन पिंडों के आसपास भी हो सकती है जो स्वयं द्रव्यमान में ग्रहों के बहुत करीब हैं। मगर इसका यह मतलब नहीं कि वेब ने वहाँ ग्रह बनते हुए देख लिए हैं। इन्फ्रारेड अतिरिक्त उत्सर्जन डिस्क की सामग्री का संकेत देता है; इन प्रणालियों में किसी बनते ग्रह का प्रत्यक्ष चित्रण नहीं हुआ है।

जेट, झटके और तारों का सक्रिय शैशवकाल

IC 348 की मोज़ेक छवि सिर्फ ब्राउन ड्वार्फ की गिनती नहीं है। इसमें युवा तारे भी दिखते हैं, जो शक्तिशाली बहिर्वाह या जेट के जरिए अपने आसपास की गैस और धूल को बदल रहे हैं। NASA ने नवजात तारों के ऐसे जेटों को दृश्य की प्रमुख विशेषताओं में शामिल किया है।

जब ये बहिर्वाह आसपास की सामग्री से टकराते हैं, तो चमकीली झटका-संरचनाएँ बनती हैं, जिन्हें हर्बिग-हारो पिंड कहा जाता है। व्यापक दृश्य में HH 797 और HH 211 जैसी संरचनाएँ भी हैं। इस तरह छवि में तारकीय जन्म के कई चरण एक साथ दिखते हैं: धूल में दबे प्रोटोस्टार, उभरते युवा तारे, बहिर्वाह, डिस्क और बेहद हल्के मुक्त-तैरते उपतारकीय पिंड।

सबसे हल्की सीमा पर वायुमंडलीय पहेली

अति-कम द्रव्यमान वाले कुछ ब्राउन ड्वार्फ के स्पेक्ट्रा में एक अज्ञात ऐलिफैटिक हाइड्रोकार्बन से जुड़ा अवशोषण संकेत भी दिखा है। ऐसा ही 3.4 माइक्रोन अवशोषण अंतरतारकीय माध्यम और शनि तथा उसके उपग्रह टाइटन के वायुमंडलों में पहले दर्ज किया गया था। 714

शोधकर्ताओं ने संकेत दिया है कि इस असामान्य वर्णक्रमीय व्यवहार के कारण इन स्रोतों के लिए एक नए वर्ग की जरूरत पड़ सकती है। हालांकि, उस अणु की सटीक पहचान और कोई नया वर्गीकरण—दोनों अभी तय नहीं हैं। फिलहाल यह विशेषता सबसे छोटे ज्ञात मुक्त-तैरते ब्राउन ड्वार्फ की रसायनिकी और वायुमंडल को समझने का सुराग है, अंतिम निष्कर्ष नहीं। 9

IC 348 ने क्या बदला

वेब ने IC 348 में मुक्त-तैरते ब्राउन ड्वार्फ के देखे गए निचले द्रव्यमान की सीमा को पहले के तीन से चार बृहस्पति-द्रव्यमान से घटाकर करीब दो बृहस्पति-द्रव्यमान तक पहुंचा दिया है। यह खोज दिखाती है कि तारा-निर्माण क्षेत्र उस द्रव्यमान-सीमा में भी पिंड बना सकते हैं जिसे पहले मुख्यतः ग्रहों से जोड़ा जाता था। इन पिंडों के आसपास डिस्क और उनके असामान्य स्पेक्ट्रा ने उनके गठन और विकास को लेकर नए प्रश्न भी खड़े किए हैं।

अगली चुनौती केवल और धुंधले पिंड खोजने की नहीं है। वैज्ञानिकों को यह समझना होगा कि ये पिंड सीधे बादल के गुरुत्वीय पतन से बने, युवा बहु-पिंड प्रणालियों से बाहर निकाले गए, डिस्क के विखंडन से बने, या इनका निर्माण एक से अधिक रास्तों से हुआ—और क्या उनकी डिस्क अंततः उनके चारों ओर और छोटे संसार बना सकती हैं।