2025 की शुरुआत तक, खगोलविदों ने हमारे सूर्य के अलावा अन्य तारों की परिक्रमा करने वाले 5,700 से अधिक ग्रहों के अस्तित्व की पुष्टि की है। 1992 से पहले वो संख्या शून्य थी। बमुश्किल तीन दशकों में, मानवता अन्य ग्रह प्रणालियों के अस्तित्व पर संदेह करने से उनमें से हज़ारों को सूचीबद्ध करने तक चली गई है।
लेकिन आप एक ऐसे तारे की परिक्रमा करने वाले ग्रह को कैसे ढूँढते हैं जो प्रकाश-वर्ष दूर है? तारे चकाचौंध से चमकीले हैं। ग्रह बहुत धुँधले हैं। चुनौती की तुलना हज़ारों किलोमीटर दूर से एक lighthouse के बगल में जुगनू को देखने से की गई है।
Transit Method: छाया देखना
Transit method इतिहास का सबसे विपुल ग्रह-खोजी रहा है। अवधारणा सुंदर रूप से सरल है। यदि एक ग्रह की कक्षा इस तरह से संरेखित है कि यह अपने तारे और पृथ्वी के बीच गुज़रता है, तो ग्रह तारे के प्रकाश का एक छोटा अंश अवरुद्ध करेगा। समय के साथ तारे की चमक को मापकर और आवधिक dips की तलाश करके, खगोलविद ग्रह का पता लगा सकते हैं।
NASA का Kepler अंतरिक्ष टेलीस्कोप, 2009 में लॉन्च किया गया, चार वर्षों के लिए लगभग 150,000 तारों वाले आकाश के एक पैच को घूरता रहा। इसने 2,600 से अधिक पुष्टिकृत exoplanets की खोज की और प्रकट किया कि हमारी आकाशगंगा में ग्रह आम हैं। इसका उत्तराधिकारी, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), 2018 में लॉन्च, लगभग पूरे आकाश का सर्वेक्षण कर रहा है।
Transit method आपको ग्रह का आकार (मंदता की गहराई से) और इसकी कक्षीय अवधि (transits के बीच के समय से) बताता है। जब एक ग्रह transit करता है, कुछ तारों का प्रकाश ग्रह के वायुमंडल से होकर फ़िल्टर होता है — JWST ने इसी तरह K2-18b के वायुमंडल में मीथेन और कार्बन डाइऑक्साइड का पता लगाया।
Radial Velocity: तारकीय हिलना
Transit method के प्रभुत्व में आने से पहले, radial velocity exoplanets खोजने के लिए प्रमुख तकनीक थी। ये 1995 में 51 Pegasi b की खोज के लिए इस्तेमाल की जाने वाली विधि थी, सूर्य जैसे तारे के चारों ओर पहला पुष्टिकृत exoplanet, एक खोज जिसने Michel Mayor और Didier Queloz को 2019 का भौतिकी का Nobel Prize दिलाया।
भौतिकी Newtonian है। एक ग्रह सिर्फ़ एक तारे की परिक्रमा नहीं करता; तारा और ग्रह दोनों अपने सामान्य द्रव्यमान केंद्र की परिक्रमा करते हैं। बड़े पैमाने पर ग्रह के लिए, ये तारे को हिलने का कारण बनता है। ये आगे-पीछे की गति तारे के प्रकाश में Doppler shift उत्पन्न करती है।
Direct Imaging: ग्रह को सीधे देखना
Direct imaging अवधारणात्मक रूप से सबसे सीधी विधि है: ग्रह की तस्वीर लें। व्यवहार में, ये एक तारे और उसके ग्रहों के बीच भारी चमक के विपरीत के कारण असाधारण रूप से कठिन है। एक सूर्य जैसा तारा परावर्तित दृश्य प्रकाश में पृथ्वी जैसे ग्रह से लगभग एक अरब गुना चमकीला है।
Coronagraphs दूरबीनों के अंदर रखे मास्क हैं जो तारे के प्रकाश को अवरुद्ध करते हैं। प्रसिद्ध HR 8799 प्रणाली, जिसमें चार सीधे चित्रित विशालकाय ग्रह हैं, exoplanet विज्ञान में सबसे शानदार उपलब्धियों में से एक बनी हुई है।
Gravitational Microlensing: Einstein का ग्रह-खोजियों के लिए उपहार
Gravitational microlensing सामान्य सापेक्षता की सबसे नाटकीय भविष्यवाणियों में से एक का दोहन करता है। जब एक विशाल वस्तु एक दूर के पृष्ठभूमि तारे और पृथ्वी के बीच से गुज़रती है, इसका गुरुत्वाकर्षण पृष्ठभूमि तारे के प्रकाश को मोड़ता और बढ़ाता है, एक प्राकृतिक लेंस के रूप में कार्य करता है।
Microlensing विशिष्ट रूप से मध्यवर्ती कक्षीय दूरियों पर ग्रहों के प्रति संवेदनशील है और यहाँ तक कि free-floating ग्रहों का पता लगा सकता है जो किसी तारे से बंधे नहीं हैं।
Astrometry: आकाश में तारकीय गति को ट्रैक करना
Astrometry परिक्रमा करने वाले ग्रह के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के कारण आकाश पर एक तारे की छोटी अगल-बगल गति को मापता है। European Space Agency का Gaia अंतरिक्ष यान, 2013 में लॉन्च, इसे बदल रहा है। Gaia माइक्रो-arcsecond सटीकता के साथ लगभग दो अरब तारों की स्थितियों और गति का मानचित्रण कर रहा है।
Transit Timing Variations: ग्रह एक-दूसरे को प्रकट करते हैं
Transit timing variations (TTVs) एक चतुर तकनीक है जो अतिरिक्त, संभवतः non-transiting ग्रहों की उपस्थिति का अनुमान लगाने के लिए transit timing में विचलन का उपयोग करती है।
TTVs ने TRAPPIST-1 प्रणाली की पुष्टि और विशेषता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, जहाँ सात पृथ्वी-आकार के ग्रह एक कसकर पैक्ड कॉन्फ़िगरेशन में परिक्रमा करते हैं।
कौन से मिशन कौन सी विधि का उपयोग करते हैं
- Kepler और TESS: Transit मिशन
- CHEOPS: सटीकता transit follow-up
- JWST: transmission spectroscopy के माध्यम से वायुमंडलीय विशेषता
- Gaia: Astrometry मिशन
- Roman Space Telescope: Microlensing सर्वेक्षण
- VLT, Keck: Radial velocity और direct imaging
आगे का रास्ता
हम exoplanet खोज के स्वर्ण युग में रह रहे हैं, और यह केवल तेज़ हो रहा है। अंतिम लक्ष्य — सूर्य जैसे तारे की परिक्रमा करने वाले एक वास्तव में पृथ्वी जैसे ग्रह को खोजना और चित्रित करना और जीवन के संकेतों के लिए इसके वायुमंडल की खोज करना — के लिए पूरे toolkit की एक साथ काम करने की आवश्यकता होगी।
ग्रह वहाँ बाहर हैं। उन्हें ढूँढना अब इस सवाल का नहीं है कि क्या हम कर सकते हैं, बल्कि कितने, कितनी तेज़ी से, और उनमें क्या आश्चर्य हैं।
