नासा का Webb प्लैनेट-Shattering Collisions पर क्रैश कोर्स प्रदान करता है

युवा stellar प्रणालियों के भीतर टकराव के प्रकार जिन्हें चरम मलबे डिस्क के रूप में जाना जाता है, हमारे अपने सौर प्रणाली के वैज्ञानिकों की समझ के लिए प्रासंगिक हैं, जिसे माना जाता है कि हमारे चंद्रमा और पृथ्वी के प्रारंभिक अवस्था को आकार देने वाली समान प्रभाव घटनाओं से गुजरना है।

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Artwork: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

हमारे सौर प्रणाली के शुरुआती इतिहास में, वैज्ञानिकों ने कहा कि एक मंगल आकार का वस्तु जिसे थिया ने शिशु पृथ्वी में तोड़ दिया था, बड़े पैमाने पर चट्टानों को वाष्पित किया और इसे अंतरिक्ष में नष्ट कर दिया। उस सामग्री में से कुछ ने चंद्रमा में गठबंधन किया, जहां नासा का आर्टेमिस कार्यक्रम मनुष्यों को वापस कर रहा है, मंगल की तैयारी कर रहा है और अंतरिक्ष अन्वेषण के भविष्य को आकार देने वाला है।

उस लंबे समय तक, हिंसक टकराव ने हमारे घर के ग्रह को फिर से आकार दिया। खगोलविदों ने नासा के जेम्स वेबब स्पेस टेलीस्कोप का उपयोग युवा स्टेलर प्रणालियों के एक वर्ग की जांच के लिए किया है जो समान उथल-पुथलों के संकेत दिखाते हैं, जिससे उनके टकराव में ऊर्जा की मात्रा में कमी आती है। परिणाम इन अराजक प्रणालियों की संरचना और विकास में अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं।

टीम के निष्कर्ष प्रकाशित गुरुवार में खगोलशास्त्रीय जर्नल।

छवि: चरम मलबे डिस्क (कलाकार की अवधारणा)

कलाकृति: नासा, ईएसए, सीएसए, जोसेफ ओल्मस्टेड (STSCI)

वातावरण में एक स्टार परिवर्तन के आसपास के रूप में यह उम्र, एक के साथ शुरू किशोर, गैस समृद्ध प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क कहाँ ग्रह आगे बढ़ना गैस-पाउर मलबे डिस्क। अपने मिशन जीवनकाल के दौरान, नासा की सेवानिवृत्त स्पिट्जर स्पेस टेलीस्कोप मलबे डिस्क चरण की जांच की और चरम मलबे डिस्क नामक एक उपश्रेणी की खोज की। ये सिस्टम स्टार के करीब असामान्य रूप से बड़ी मात्रा में गर्म धूल को परेशान करते हैं, इस क्षेत्र में जहां चट्टानी ग्रह हमारे सौर मंडल में रहते हैं। Boulder में अंतरिक्ष विज्ञान संस्थान के के केट एसयू के नेतृत्व में खगोलविदों की एक टीम, कोलोराडो ने वेबब के साथ इन जटिल वस्तुओं की जांच की।

सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के विपरीत, जो सुझाव देते हैं कि हमें कई चरम मलबे डिस्क का निरीक्षण करना चाहिए, अवलोकन इंगित करते हैं कि ये वातावरण दुर्लभ हैं। वैज्ञानिकों का अनुमान है कि लगभग केवल 1% युवा सितारों ने अब तक एकत्र किए गए आंकड़ों के आधार पर इस चरण के योग्य हस्ताक्षर प्रदर्शित किए हैं, जिसमें संभवतः इसके गठन के दौरान हमारे स्वयं के सौर प्रणाली शामिल हैं। उनकी दुर्लभता के बावजूद, टीम 21 चरम मलबे डिस्क के नमूने को संकलित करने में सक्षम थी, जिसमें स्पिट्जर के आर्किवल डेटा और 16 वेबब से पांच शामिल थे, जिसमें 12 नए देखे गए डिस्क और चार स्पिट्जर के फॉलो-अप अवलोकन शामिल थे।

"इस पहली बार हमने इस सबक्लास को वास्तव में समझने के लिए पर्याप्त प्रणालियों को इकट्ठा किया है जिसे हम चरम मलबे डिस्क कहते हैं"। "Before Webb, हमारे पास सीमित जानकारी थी। हमें पता था कि वे अजीब हैं और हम जानते हैं कि ठेठ ठंड मलबे डिस्क से बहुत अलग हैं, जैसा कि हम जानते हैं, जैसा कि हम जानते हैं। वेगा और फोमलहाट। अब हमारे पास अधिक डेटा है, हम नीचे पिन कर सकते हैं कि ये डिस्क ग्रह के गठन और विकास के लिए क्या प्रतिनिधित्व करती हैं। ”

टीम ने पुष्टि की कि चरम मलबे डिस्क तीन प्रमुख गुणों को साझा करती है: प्रोटोप्लेनेटरी या क्लासिक मलबे डिस्क में उन लोगों की तुलना में छोटे धूल अनाज, गर्म धूल की एक उच्च सांद्रता, और अनियमित चमक विविधताएं, सभी मध्य अवरक्त द्वारा प्रकट स्पेक्ट्रा वेबब और स्पिट्जर से।

इन गुणों के लिए ड्राइविंग फैक्टर को निर्धारित करने के लिए, टीम ने डिस्क के खनिज मेकअप का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि उनके नमूने को सिलिका समृद्ध और सिलिका-poor डिस्क में वर्गीकृत किया जा सकता है। ओब्सीडियन जैसे ज्वालामुखी कांच पृथ्वी पर पाई जाने वाली सिलिका समृद्ध सामग्री का एक उदाहरण है, जबकि सिलिका-पोअर मिनरल फोर्स्टराइट हवाई में कुछ समुद्र तटों पर हरे रेत के अनाज के रूप में दिखाई देता है। एक चरम मलबे डिस्क की श्रेणी प्रभाव मलबे का उत्पादन करने वाले टकराव के प्रकार पर जानकारी को रिले करती है और इन्फ्रारेड चमक में इसकी परिवर्तनशीलता के लिए खाते में मदद कर सकती है।

"केवल अपने मध्य अवरक्त उत्सर्जन और वेबब के साथ सुंदर वर्णक्रमीय विशेषताओं को देखने के लिए, जिसने हमें अपनी रचनाओं की पहचान करने की अनुमति दी, मेरे लिए सबसे रोमांचक बात थी" उसने कहा कि बुडापेस्ट, हंगरी में कोंकली ऑब्जरेटरी के Agnes Kospal, और अध्ययन के सहलेखक। "हमारे पास इन ग्रह भ्रूणों का सीधे अध्ययन करने का कोई अन्य तरीका नहीं है क्योंकि वे बहुत छोटे हैं। ”

उनके नमूने में से लगभग एक तिहाई सिलिका समृद्ध है, यह सुझाव देते हुए कि इन डिस्कों को मार्स-आकार वाले निकायों के बीच उच्च ऊर्जा प्रभावों द्वारा उत्पादित किया जाता है जहां सामग्री का एक महत्वपूर्ण हिस्सा वाष्पीकृत होता है। उनके नमूने के शेष दो तिहाई सिलिका-पाउर हैं, यह दर्शाता है कि टकराव छोटे पैमाने पर होते हैं, जैसे कि चराई, चंद्रमा आकार की वस्तुओं के बीच। सिलिका युक्त डिस्क केवल 300 मिलियन वर्ष से कम उम्र के सितारों के आसपास पाए जाते हैं, जबकि सिलिका-poor डिस्क उम्र की एक विस्तृत श्रृंखला में बने रहते हैं और अक्सर अधिक चमक परिवर्तनशीलता दिखाते हैं। टीम का प्रस्ताव है कि यह परिवर्तनशीलता कक्षीय परिवर्तनों और अतिरिक्त प्रभावों के माध्यम से ताजा मलबे के तेजी से विकास से प्रेरित है।

उनके निष्कर्षों को अपने स्वयं के सौर प्रणाली पर लागू किया जा सकता है, जिसे एक से अधिक चरम मलबे डिस्क चरण का अनुभव हो सकता है।

"कैसे चट्टानी ग्रह का गठन किया और विशाल ग्रह विकसित हुआ सौर प्रणाली के गठन की व्यापक कहानी का हिस्सा है। यह सब एक कहानी है, "सु." ने कहा कि "अत्यधिक मलबे डिस्क पर हमारा काम हम वर्तमान में जो कुछ समझते हैं उसकी बड़ी तस्वीर को एक साथ लाने में मदद करता है। ”

छवि: चरम मलबे डिस्क की रचना समय के पार

Graphic titled Extreme Debris Disks, Composition Across Time showing a plot and corresponding timeline of the solar system. The plot’s y-axis is labeled Silica with an up arrow labeled rich and a down arrow labeled poor. X-axis is labeled Age (millions of years) and starts with 1 at the left and increases by factors of ten, ending with 1000 at right. A key at right has 3 symbols: black dot is Silica-rich disk, purple is Silica-poor disk, and orange is Protoplanetary disk. All 27 orange dots are within the first 10 million years and range in silica composition. The 8 black and 13 purple dots begin to appear around 10 million. The black dots stop around 100 million. The purple dots continue right. The timeline below has the same labels as the plot’s x-axis. A gray band before 100 marks the Moon-forming impact. A gray band before 1000 marks the Late heavy bombardment. 3 blue bands stretch from left to right: Giant planet formation, Terrestrial planet formation, and Giant planet migration/orbital instability.

चरम मलबे डिस्क की रचनाओं की जांच करके, वैज्ञानिकों ने अनुमान लगाया कि सिलिका समृद्ध डिस्क मंगल आकार की वस्तुओं के उच्च ऊर्जा प्रभावों द्वारा उत्पादित की जाती है, जबकि सिलिका-poor डिस्क चंद्रमा के आकार वाले शरीर से कम ऊर्जावान घटनाओं द्वारा बनाई जाती है।

चित्रण: नासा, ईएसए, सीएसए, जोसेफ ओल्मस्टेड (एसटीएससीआई)

सिमुलेशन से पता चलता है कि पृथ्वी जैसे स्थलीय ग्रह, सौर प्रणाली के गठन के पहले सौ मिलियन वर्षों के भीतर होना चाहिए। यह अवधि सिलिका समृद्ध चरम मलबे डिस्क की उम्र के साथ फिट बैठता है अब तक मनाया जाता है और अनुमान के साथ संरेखित होता है कि पृथ्वी और चंद्रमा सूर्य के गठन के लगभग 100 मिलियन वर्षों बाद बन गया था, चंद्रमा के साथ एक टकराव का परिणाम होने की संभावना पृथ्वी और मंगल आकार की वस्तु के बीच।

जैसा कि हमारे सन ने सिलिका-poor चरम डिस्क चरण को कम कर दिया है, अगर पुराने सिलिका-poor डिस्क और इन्फ्रारेड चमक के उनके यादृच्छिक अंतराल को ऑर्बिटल अस्थिरता को प्रतिबिंबित करते हैं, तो यह मोटे तौर पर सुसंगत होगा। देर भारी बमबारी परिकल्पना हमारे सौर मंडल के लिए। उस परिदृश्य में, गैस विशाल ग्रह महत्वपूर्ण दूरी पर पहुंच गया, गुरुत्वाकर्षण रूप से छोटे शरीर की कक्षाओं को बाधित करता है और उत्प्रेरक टकराव को ट्रिगर करता है जो चरम मलबे डिस्क में देखी गई शॉर्ट-लाइव्ड, डस्ट-रिच चरण उत्पन्न करता है।

"अक्सर, कई चीजें हैं जो हम अभी भी इन डिस्कों के बारे में नहीं जानते हैं" ने कहा कि एटिला मूर ऑफ कोंकली ऑब्जर्वेटरी, जो अध्ययन का एक सहलेखक है। "हम पुराने चरम मलबे डिस्क के बीच कोई सिलिका युक्त सिस्टम की उम्मीद नहीं करते हैं। हमारे नमूने में केवल तीन डिस्क हैं जो उस आयु मानदंड को फिट करते हैं, इसलिए हमारे परिकल्पना की पुष्टि के लिए इन प्रणालियों में से अधिक का निरीक्षण करना अच्छा होगा। ”

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप दुनिया का प्रमुख अंतरिक्ष विज्ञान संरक्षक है। Webb हमारे सौर मंडल में रहस्यों को हल कर रहा है, जो अन्य सितारों के आसपास दूर की दुनिया से आगे देख रहा है, और हमारे ब्रह्मांड की रहस्यमय संरचनाओं और उत्पत्ति और उस में हमारी जगह की जांच करता है। वेब एक अंतरराष्ट्रीय कार्यक्रम है जिसका नेतृत्व नासा ने अपने सहयोगियों, ईएसए (यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी) और सीएसए (कैनाडियन अंतरिक्ष एजेंसी) के साथ किया है।

वेबब के बारे में अधिक जानने के लिए, देखें:

https://science.नासा.gov/webb

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