चकाकणारा बाह्यग्रह

दक्षिण आकाशात शिल्पकार या नावाचा एक छोटासा तारकासमूह दिसतो. या तारकासमूहात, आपल्यापासून सुमारे २६४ प्रकाशवर्षं अंतरावर ‘एलटीटी ९७७९’ या नावानं ओळखला जाणारा, आपल्या सूर्यासारखाच एक तारा वसला आहे. या ताऱ्याभोवती हा चकाकणारा बाह्यग्रह अगदी जवळून प्रदक्षिणा घालतो आहे – अगदी जवळून म्हणजे फक्त पंचवीस लाख किलोमीटर अंतरावरून. हे अंतर बुध-सूर्य अंतराच्या तुलनेत अवघं चार टक्के भरतं. ताऱ्याभोवतीची ही प्रदक्षिणा पूर्ण करण्यास या ग्रहाला एकोणीस तास पुरेसे होतात. हा बाह्यग्रह पृथ्वीच्या तुलनेत सुमारे तीसपट वजनदार असून, तो आकारानं पृथ्वीपेक्षा पावणेपाचपट मोठा आहे. हा आकार  युरेनस-नेपच्यून या ग्रहांच्या आकारापेक्षा काहीसा मोठा भरतो. या बाह्यग्रहाचा शोध नासाच्या ‘टेस’ या पृथ्वीभोवती फिरणाऱ्या अंतराळ दुर्बिणीद्वारे लागला. बाह्यग्रह आपल्या प्रदक्षिणेदरम्यान जेव्हा पितृताऱ्याच्या पुढून जातो तेव्हा, पृथ्वीवरून पाहणाऱ्याच्या दृष्टीनं तो पितृताऱ्याला अल्पकाळासाठी अंशतः झाकत असतो. त्यामुळे पितृताऱ्याची तेजस्विता काही काळासाठी किंचितशी कमी होते. टेसद्वारे या पितृताऱ्याच्या तेजस्वितेतील ही घट नोंदवली गेली आणि त्यामुळे या ग्रहाचा शोध लागला. या ग्रहावरचं पुढचं संशोधन केलं गेलं ते, युरोपीय अंतराळ संघटनेनं सोडलेल्या ‘केऑप्स’ या कृत्रिम उपग्रहाच्या मदतीनं. केओप्सनं केलेलं हे संशोधन काहीसं टेसनं केलेल्या संशोधनासारखंच आहे. फरक इतकाच की, टेसनं फक्त पितृताऱ्याच्या तेजस्वितेतली घट अभ्यासली, तर केओप्सनं पितृतारा व त्याभोवती फिरणारा हा ग्रह, या दोहोंच्या एकत्रित तेजस्वितेतील घट अभ्यासली.

दूरच्या ताऱ्याभोवती प्रदक्षिणा घालणाऱ्या बाह्यग्रहाचं आपल्यापासूनचं अंतर पाहता, त्याचं पितृताऱ्यापासूनचं अंतर नगण्य असतं. त्यामुळे तो स्वतंत्रपणे दिसू शकत नाही व त्याची तेजस्विताही थेट मोजता येत नाही. मात्र जेव्हा हा बाह्यग्रह पितृताऱ्याच्या मागे दडतो, तेव्हा पितृतारा आणि बाह्यग्रह यांची एकत्रित तेजस्विता किंचितशी कमी होते. तेजस्वितेत होणारी ही घट म्हणजेच त्या बाह्यग्रहाची तेजस्विता. ही घट अत्यल्प असते आणि ती मोजायची तर त्यासाठी लागणारी प्रकाशमापक उपकरणं अत्यंत संवेदनशील असावी लागतात. केऑप्स या कृत्रिम उपग्रहावरील बत्तीस सेंटिमीटर व्यासाच्या दुर्बीणीला जोडलेला अत्यंत संवेदनशील प्रकाशमापक ही घट नोंदवू शकतो. सर्जिओ हॉयर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी केऑप्स उपग्रहावरील याच उपकरणाचा वापर करून, या बाह्यग्रहाचं वैशिष्ट्य शोधून काढलं. यासाठी सर्जिओ हॉयर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी या ताऱ्याची, एका महिन्याभरात एकूण दहावेळा सुमारे पाच-पाच तासांची निरीक्षणं केली. या प्रत्येक कालावधीत हा बाह्यग्रह पितृताऱ्यामागे जात असे व काहीवेळानं त्याच्यामागून दुसऱ्या बाजूनं बाहेर पडत असे. या ‘ग्रहणां’दरम्यान झालेली, दोघांच्या एकत्रित तेजस्वितेतील घट नक्की किती, हे प्रथम संख्याशास्त्रीय विश्लेषणाद्वारे निश्चित केलं गेलं. त्यानंतर, तेजस्वितेतील ही घट, या बाह्यग्रहाचा आकार, बाह्यग्रहावर पडणाऱ्या पितृताऱ्याच्या प्रकाशाचं प्रमाण, यासारखे घटक लक्षात घेऊन सर्जिओ हॉयर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी या बाह्यग्रहाच्या प्रकाश परावर्तन करण्याच्या क्षमतेचं गणित मांडलं. या गणितानुसार हा बाह्यग्रह त्याच्यावर पडणारा, पितृताऱ्याचा सुमारे ऐंशी टक्के प्रकाश परावर्तित करत असल्याचं दिसून आलं! एखादा बाह्यग्रह इतक्या प्रमाणात प्रकाश परावर्तित करीत असल्याचं प्रथमच आढळलं आहे. किंबहुना आपल्याच ग्रहमालेतला, सुमारे सत्तर-पंचाहत्तर टक्के प्रकाश परावर्तित करणारा शुक्रसुद्धा त्याच्यापुढे ‘फिका’ ठरला आहे.

साधारणपणे एखादा ग्रह वा बाह्यग्रह, इतक्या मोठ्या प्रमाणात प्रकाश परावर्तित करतो, तो त्याच्या वातावरणातील ढगांमुळे. हे ढग म्हणजे पाणी किंवा इतर कोणत्या तरी पदार्थाचे द्रवबिंदू असतात. आता अभ्यासलेल्या बाह्यग्रहानं इतक्या प्रमाणात प्रकाश परावर्तित करणं, हे संशोधकांना कोड्यात टाकणारं होतं. कारण या बाह्यग्रहावर असे ढग असणं, अपेक्षित नव्हतं. आपल्या पितृताऱ्याला अगदी जवळून प्रदक्षिणा घालणारा हा बाह्यग्रह अतिशय उष्ण आहे. या बाह्यग्रहाचं, पितृताऱ्याच्या बाजूचं तापमान हे तब्बल दोन हजार अंश सेल्सिअस इतकं असतं. ढगांच्या निर्मितीला कारणीभूत ठरणारा कोणताच सामान्य पदार्थ या तापमानाला द्रवरूपात असू शकत नाही; या तापमानाला या पदार्थांचं संपूर्ण बाष्पीभवन होणं अपेक्षित आहे. त्यामुळे या बाह्यग्रहावरचे ढग कशापासून बनले आहेत, याचा शोध घेण्यास सर्जिओ हॉयर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी सुरुवात केली. या बाह्यग्रहावर मोठ्या प्रमाणात धातू अस्तित्वात असल्याचं, या अगोदरच्या एका संशोधनातून दिसून आलं होतं. त्यामुळे हे ढग एखाद्या, सहज बाष्पीभूत न होणाऱ्या धातूपासून वा त्याच्या संयुगांपासून बनले असण्याची शक्यता होती.

या उष्ण बाह्यग्रहाच्या ढगांतील संयुगांचे वितळणबिंदू आणि उत्कलनबिंदूसुद्धा अतिशय उच्च असायला हवेत. कारण ही संयुगं जर सहज बाष्पीभूत होत असती, तर ती यापूर्वीच पितृताऱ्याला सोडून गेली असती. इतका उच्च वितळणबिंदू आणि उच्च उत्कलनबिंदू असणारे, मोजकेच धातू अस्तित्वात आहेत. या बाह्यग्रहाचं तापमान व आतापर्यंत अभ्यासलेले या बाह्यग्रहाचे वर्णपटीय गुणधर्म, तसंच इतर बाह्यग्रहांवर झालेलं संशोधन लक्षात घेऊन, या संशोधकांनी आपलं लक्ष अखेर टायटेनिअम या धातूच्या संयुगांवर केंद्रित केलं. या बाह्यग्रहावर हे टायटेनिअम, सिलिकेट स्वरूपात किंवा कॅल्शियम, मॅग्नेशिअम, अशा इतर धातूंबरोबरच्या मिश्रसंयुगांच्या स्वरूपात अस्तित्वात असण्याची शक्यता होती. ही शक्यता लक्षात घेऊन, या संशोधकांनी त्यानंतर टायटेनिअमच्या विविध संयुगांची प्रकाश परावर्तन करण्याची क्षमता व इतर गुणधर्मांचा तपशीलवार आढावा घेतला. अखेर टायटेनिअम सिलिकेट या संयुगाचे, प्रकाश परावर्तित करण्याच्या क्षमतेसारखे गुणधर्म आणि इतर काही भौतिक गुणधर्म, या बाह्यग्रहावरील ढगांच्या गुणधर्मांसारखेच असल्याचं आढळून आलं. मात्र या गुणधर्मांतील साम्याबरोबरच, या ढगांची निर्मिती होण्यास बाह्यग्रहाच्या वातावरणात टायटेनिअमचं प्रमाणही खूप मोठं असणं गरजेचं होतं. कारण असे ढग निर्माण होण्यास तिथलं वातावरण हे टायटेनिअमच्या संयुगांनी संपृक्त असायला हवं. या बाह्यग्रहावर धातूंचं प्राबल्य असल्याचं, अगोदरच्या संशोधनातून दिसून आलं होतं. त्यामुळे या बाह्यग्रहाच्या वातावरणात, ढगांची निर्मिती होण्याइतकं टायटेनिअम अस्तित्वात असण्याची मोठी शक्यता आहे. बाह्यग्रहाच्या या चकाकण्याला, या टायटेनिअम सिलिकेटच्या द्रवबिंदूंपासून बनलेले ढगच कारणीभूत ठरत असल्याची खात्री, सर्जिओ हॉयर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांना आपल्या संशोधनातून पटली आहे.

हा चकाकणारा बाह्यग्रह इतर दृष्टीनंही वैशिष्ट्यपूर्ण ठरला आहे. संशोधकांच्या मते असा ग्रह अस्तित्वात असणं, हे एक आश्चर्य आहे. या बाह्यग्रहाचा आकार नेपच्यूनपेक्षा थोडासाच मोठा आहे, तो पितृताऱ्यापासून अगदी जवळ वावरतो आहे, तसंच त्यावर ढगही आहेत. एखाद्या पितृताऱ्याच्या इतक्या निकट, जवळपास नेपच्यूनइतका आकार असणारे बाह्यग्रह आतापर्यंत सापडले नव्हते. पितृताऱ्याच्या अगदी जवळ जे बाह्यग्रह सापडले आहेत, ते आकारानं एकतर नेपच्यूनपेक्षा खूपच मोठे आहेत वा नेपच्यूनपेक्षा खूपच लहान आहेत. (ते इतके चकाकतही नाहीत.) पितृताऱ्याच्या अगदी जवळ नेपच्यूनएवढा एखादा बाह्यग्रह आढळलाच, तर त्यावर ढग असणं अपेक्षित नाही. सर्जिओ हॉयर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी अभ्यासलेला हा बाह्यग्रह या तर्काला मोठा अपवाद ठरला आहे. सर्जिओ हॉयर यांनी या ग्रहाच्या अस्तित्वाबद्दल बोलताना, एक शक्यता व्यक्त केली आहे. या ग्रहावरचं टायटेनिअम सिलिकेटच्या ढगांचं आवरणच कदाचित या ग्रहाचं संरक्षण करीत असावं. हे आवरण पितृताऱ्याकडून येणारे प्रकाशकिरण परावर्तित करतं आहे. त्यामुळे या बाह्यग्रहाच्या वातावरणातला खालचा भाग फारसा तापत नसावा. परिणामी, या बाह्यग्रहाकडचे पदार्थ बाष्पीभूत होऊन त्याला सोडून न जाता, ते या बाह्यग्रहाकडेच राहिले असावेत.