अंतरिक्ष में तैरते ‘स्नोमेन’ की व्याख्या: एमएसयू के छात्र ने अरबों साल पुरानी कुइपर बेल्ट पहेली को हल किया | |

क्या आपने कभी सोचा है कि नेप्च्यून की कक्षा से परे कुइपर बेल्ट की गहरी ठंड में वे अजीब, तैरते हुए “स्नोमेन” कैसे टिके रहते हैं? ये अजीब आकार की, डबल-लोब वाली चट्टानें, जिन्हें कॉन्टैक्ट बायनेरिज़ कहा जाता है, प्रसिद्ध अरोकोथ की तरह नाजुक दिखती हैं, फिर भी वे बिना टूटे अरबों वर्षों तक जीवित रही हैं। खगोलशास्त्री सदियों से इसका उत्तर खोज रहे हैं।मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी के एक तेजतर्रार स्नातक छात्र जैक्सन बार्न्स को दर्ज करें। उन्होंने पहला कंप्यूटर सिमुलेशन बनाया, जिसमें साबित किया गया कि ये विचित्र ग्रहाणु प्राकृतिक रूप से घूमते हुए कंकड़ वाले बादलों से बनते हैं, जो अपने गुरुत्वाकर्षण के तहत ढहते हैं। किसी जादू की आवश्यकता नहीं है, बस भौतिकी ब्रह्मांडीय धूल में अपना काम कर रही है। रहस्य सुलझ गया.

कैसे गुरुत्वाकर्षण ने अंतरिक्ष में ‘स्नोमैन’ दुनिया बनाई

क्षुद्रग्रह बेल्ट से परे एक जमे हुए आश्चर्य है: कुइपर बेल्ट, हमारे सौर मंडल के जन्म से बर्फीले अवशेषों की एक बड़ी अंगूठी। कई में से “स्नोमैन” ग्रहाणु, अरोकोथ जैसे नाजुक, डबल-लॉबड संपर्क बायनेरिज़ हैं। ब्रह्मांडीय स्नोबॉल की तरह आपस में जुड़ी इन अजीबोगरीब आकृतियों ने खगोलविदों को हतप्रभ कर दिया है। वे बिना विघटित हुए अरबों वर्षों तक कैसे टिके रहते हैं? वर्षों तक यह रहस्य कायम रहा। फिर, मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी के स्नातक छात्र जैक्सन बार्न्स ने इसे क्रैक किया। उनके अग्रणी कंप्यूटर सिमुलेशन से पता चला कि ये वस्तुएं प्रारंभिक सौर मंडल में कंकड़ वाले बादलों से स्वाभाविक रूप से बनती हैं। गुरुत्वाकर्षण बादलों के ढहने का कारण बनता है, जिससे स्वाभाविक रूप से बिना किसी टकराव के इन ढेलेदार, द्विआधारी संरचनाओं का जन्म होता है। यह सफलता ग्रहों के निर्माण के बारे में हमारी समझ को फिर से लिखती है। यह दिखाता है कि कोमल गुरुत्वाकर्षण प्रक्रियाएं ठंडे शून्य में लचीले जीवित बचे लोगों को गढ़ सकती हैं, जो अन्य सितारों की परिक्रमा करने वाली समान दुनिया की ओर इशारा करती हैं। कुइपर बेल्ट के रहस्य एक समय में एक अनुकरण के माध्यम से खुलते रहते हैं।

मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी की सफलता; जैक्सन बार्न्स इस कार्यभार का नेतृत्व करते हैं

मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी (एमएसयू) के शोधकर्ताओं ने इसके पीछे की सरल लेकिन आकर्षक घटना का खुलासा किया है: गुरुत्वाकर्षण पतन। स्नातक छात्र जैक्सन बार्न्स ने पहला कंप्यूटर सिमुलेशन विकसित किया जिसमें दिखाया गया कि कैसे ये दो-पैर वाले ‘संपर्क बायनेरिज़’ कंकड़ वाले बादलों से स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होते हैं।पुराने मॉडलों ने टकराते ग्रहाणुओं को तरल पदार्थ जैसी बूँदों के रूप में माना जो चिकने गोले में विलीन हो गए, संपर्क बायनेरिज़ को फिर से बनाने में विफल रहे। बार्न्स, उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग का लाभ उठाते हुए, सिम्युलेटेड ऑब्जेक्ट अपनी संरचनात्मक अखंडता को बनाए रखते हैं और संपर्क पर धीरे से व्यवस्थित होते हैं।

प्रोफेसर सेठ जैकबसन की विशेषज्ञ अंतर्दृष्टि

एमएसयू के पृथ्वी और पर्यावरण विज्ञान के सहायक प्रोफेसर, पेपर के वरिष्ठ लेखक सेठ जैकबसन ने कहा, “अगर हम सोचते हैं कि 10% ग्रहीय वस्तुएं संपर्क बायनेरिज़ हैं, तो उन्हें बनाने वाली प्रक्रिया दुर्लभ नहीं हो सकती है।” “गुरुत्वाकर्षण पतन हमने जो देखा है उससे बिल्कुल मेल खाता है।”

तैरते ‘स्नोमैन’ के पीछे का विज्ञान: प्रक्रिया को परिभाषित करने वाले गुरुत्वाकर्षण पतन को समझना

जैसा कि डिक्शनरी ऑफ एस्ट्रोबायोलॉजी में वर्णन किया गया है, गुरुत्वाकर्षण पतन “अपने स्वयं के गुरुत्वाकर्षण के तहत सामग्री के एक क्षेत्र का पतन है, उदाहरण के लिए, तारा बनने की राह पर एक अंतरतारकीय बादल के घने कोर का।” यह तब होता है जब स्थानीय आत्म-गुरुत्वाकर्षण थर्मल गैस दबाव या अशांति जैसी बहाल करने वाली ताकतों पर हावी हो जाता है।प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क में, कंकड़ बादल में मिलीमीटर आकार के कंकड़ स्ट्रीमिंग अस्थिरता के माध्यम से केंद्रित होते हैं। आत्म-गुरुत्वाकर्षण तब पतन को ट्रिगर करता है, ग्रहाणुओं को जन्म देता है। बार्न्स का मॉडल इसे सूक्ष्मता से दर्शाता है।

वास्तविक दुनिया के अवलोकन: अरोकोथ और नए क्षितिज

संपर्क बायनेरिज़ को जनवरी 2019 में प्रसिद्धि मिली जब नासा के न्यू होराइजन्स अंतरिक्ष यान ने कुइपर बेल्ट में एक के बाद एक उड़ान भरी। इसे ‘अल्टिमा थुले’ (बाद में आधिकारिक तौर पर अरोकोथ) नाम दिया गया, इसकी दो पालियों वाली ‘स्नोमैन’ आकृति ने वैज्ञानिकों को चौंका दिया। पूरे कुइपर बेल्ट में बिखरे हुए, ये ग्लोब्यूल्स न तो प्रभाव पर टूटते हैं और न ही अकेले गिरते हैं, जो सौम्य गठन का संकेत देते हैं।

मासिक नोटिस में अभूतपूर्व सिमुलेशन प्रकाशन का विवरण

रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी के मासिक नोटिस में लिखते हुए, बार्न्स और उनके सहयोगियों ने प्रारंभिक कंकड़ वाले बादल के 54 सिमुलेशन का विवरण दिया है जिसमें 105105 कण हैं, प्रत्येक की त्रिज्या लगभग 2 किमी (1.25 मील) है। यह कम-रिज़ॉल्यूशन सेटअप वास्तविकता को प्रतिबिंबित करता है, जहां वास्तविक कंकड़ वाले बादलों में 10241024 मिलीमीटर आकार के कण होने की संभावना है।

मुख्य निष्कर्ष: सर्पिलिंग के लिए कक्षीय नृत्य

टीम ने पाया कि, कुछ मामलों में, कंकड़ वाले बादल से दो छोटे ग्रहों ने परस्पर कक्षा में प्रवेश किया। वे धीरे-धीरे अंदर की ओर बढ़ते गए, छूने से पहले 5 मीटर प्रति सेकंड या उससे कम की गति तक पहुंच गए। डबल-लोब आकार का निर्माण करते हुए, संपर्क करने पर, कण वास्तविक रूप से व्यवस्थित हो जाते हैं, एक डबल-लोब वाले ग्रहाणु या ‘संपर्क बाइनरी’ में विलीन हो जाते हैं। बार्न्स ने टिप्पणी की, “हमारे मॉडल में कुछ संपर्क बायनेरिज़ अरोकोथ से काफी समानता रखते हैं।”पहले के गुरुत्वाकर्षण पतन सिमुलेशन ने कण-संपर्क भौतिकी को नजरअंदाज कर दिया था, यह भविष्यवाणी करते हुए कि छोटे ग्रहों के बीच टकराव से एक एकल, गोलाकार वस्तु प्राप्त होगी। बार्न्स की नवप्रवर्तन मॉडलिंग जिसमें कंकड़ आराम करते हैं और चिपकते हैं, अक्षुण्ण ‘स्नोमैन’ आकृतियों की व्याख्या करता है।

सौर मंडल की उत्पत्ति के लिए निहितार्थ

यह कार्य ग्रहों के निर्माण के परिवर्तनकारी दृष्टिकोण के रूप में सामने आता है। संपर्क बायनेरिज़, जिसमें 10% कुइपर बेल्ट ऑब्जेक्ट शामिल हैं, सुझाव देते हैं कि कंकड़ वाले बादलों में गुरुत्वाकर्षण का पतन आम है, जिससे ‘मलबे के ढेर’ बनते हैं जो युगों तक जीवित रहते हैं। यह न्यू होराइजन्स द्वारा देखी गई अरोकोथ की कम-घनत्व, शिथिल रूप से बंधी संरचना के साथ संरेखित है।पृथ्वी के निकट क्षुद्रग्रहों के बीच भी इसी तरह की आकृतियाँ दिखाई देती हैं, जिससे यह पता चलता है कि यह प्रक्रिया पूरे सौर मंडल में संचालित होती है। भविष्य के मिशन इन भविष्यवाणियों का परीक्षण कर सकते हैं।

भविष्य के सिमुलेशन और अवलोकन

उन्नत कंप्यूटिंग द्वारा संचालित उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले पेबल क्लाउड मॉडल गहरी अंतर्दृष्टि का वादा करते हैं। जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप जैसे टेलीस्कोप आने वाले दिनों में दूर की डिस्क में अधिक संपर्क बायनेरिज़ देख सकते हैं।जैक्सन बार्न्स का अनुकरण न केवल ‘स्नोमैन’ पहेली को हल करता है बल्कि यह फिर से परिभाषित करता है कि ग्रहाणु और अंततः ग्रह ब्रह्मांडीय धूल से कैसे निकलते हैं।