क्या आपने कभी सोचा है कि नेप्च्यून की कक्षा से परे कुइपर बेल्ट की गहराई में तैरते हुए वे अजीब “स्नोमैन” वहां कैसे रह पाते हैं? ये अजीब आकार की डबल-लोब वाली चट्टानें, जिन्हें कॉन्टैक्ट बायनेरिज़ कहा जाता है, प्रसिद्ध अरोकोथ की तरह, नाजुक दिखाई देती हैं, लेकिन अरबों वर्षों से बिना टूटे जीवित हैं। खगोलशास्त्री वर्षों से इसका उत्तर खोज रहे हैं।मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी के प्रतिभाशाली स्नातक छात्र जैक्सन बार्न्स को दर्ज करें। उन्होंने पहला कंप्यूटर सिमुलेशन बनाया जिसमें दिखाया गया कि ये विचित्र ग्रहाणु स्वाभाविक रूप से घूमते हुए कंकड़ वाले बादलों से बनते हैं जो अपने गुरुत्वाकर्षण के तहत ढह जाते हैं। किसी जादू की जरूरत 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 बर्फीला आश्चर्य है: कुइपर बेल्ट, हमारे सौर मंडल के जन्म से बर्फीले अवशेषों की एक बड़ी अंगूठी। कई में से “स्नोमैन” प्लैनेटीसिमल, अरोकोथ जैसे नाजुक डबल-लोबड संपर्क बायनेरिज़ हैं। ब्रह्मांडीय स्नोबॉल की तरह आपस में जुड़ी इन अजीबोगरीब आकृतियों ने खगोलविदों को चकित कर दिया है। वे बिना विघटित हुए अरबों वर्षों तक कैसे टिके रहते हैं? सालों तक रहस्य बना रहा. फिर मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी के स्नातक छात्र जैक्सन बार्न्स ने इसे हल किया। उनके अग्रणी कंप्यूटर सिमुलेशन से पता चला कि ये वस्तुएं प्रारंभिक सौर मंडल में कंकड़ वाले बादलों से स्वाभाविक रूप से बनी थीं। गुरुत्वाकर्षण बादलों के ढहने का कारण बनता है, जिससे स्वाभाविक रूप से टकराव की आवश्यकता के बिना इन ढेलेदार बाइनरी संरचनाओं का निर्माण होता है। यह सफलता ग्रहों के निर्माण के बारे में हमारी समझ को फिर से लिखती है। यह दर्शाता 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 पूर्वावलोकन; जैक्सन बार्न्स इस कार्यभार का नेतृत्व करते हैं
मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी (एमएसयू) के शोधकर्ताओं ने इसके पीछे की सरल लेकिन सुंदर घटना का खुलासा किया है: गुरुत्वाकर्षण पतन। स्नातक छात्र जैक्सन बार्न्स ने पहला कंप्यूटर सिमुलेशन विकसित किया जिसमें दिखाया गया कि कैसे ये दो-लोब ‘संपर्क बायनेरिज़’ कंकड़ वाले बादलों से स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होते हैं।पुराने मॉडलों ने टकराने वाले ग्रहाणुओं को द्रव की बूँदों के रूप में माना जो चिकने गोले में एकत्रित हो गए, संपर्क बायनेरिज़ को फिर से बनाने में विफल रहे। बार्न्स ने उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग का लाभ उठाते हुए ऐसी वस्तुओं का अनुकरण किया, जिन्होंने अपनी संरचनात्मक अखंडता बरकरार रखी और संपर्क में आने पर आसानी से व्यवस्थित हो गईं।
प्रोफेसर सेठ जैकबसन के विशेषज्ञ दृष्टिकोण
पेपर के वरिष्ठ लेखक, एमएसयू में पृथ्वी और पर्यावरण विज्ञान के सहायक प्रोफेसर 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 उसके साथ बहुत अच्छी तरह से फिट बैठता है।”
तैरते ‘स्नोमैन’ के पीछे का विज्ञान: गुरुत्वाकर्षण पतन को समझना जो प्रक्रिया को परिभाषित करता है
जैसा कि डिक्शनरी ऑफ एस्ट्रोबायोलॉजी में इसका 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 का घना कोर।” 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 धारा अस्थिरता के माध्यम से केंद्रित होते हैं। आत्म-गुरुत्वाकर्षण तब पतन का कारण बनता है, जिससे ग्रहों का जन्म होता है। बार्न्स का मॉडल इसे सूक्ष्मता से दर्शाता है।
वास्तविक विश्व अवलोकन: अरोकोथ और न्यू होराइजन्स
कॉन्टैक्ट बायनेरिज़ को जनवरी 2019 में प्रसिद्धि मिली जब नासा का न्यू होराइजन्स अंतरिक्ष यान कुइपर बेल्ट में एक के पास से गुजरा। उपनाम ‘अल्टिमा थुले’ (बाद में आधिकारिक तौर पर अरोकोथ) रखा गया, इसके दो-पैर वाले ‘स्नोमैन’ आकार ने वैज्ञानिकों को आश्चर्यचकित कर दिया। कुइपर बेल्ट में वितरित, ये ग्लोब्यूल्स प्रभाव पर टूटते नहीं हैं या अपने आप ढहते नहीं हैं, जो सुचारू गठन का संकेत देते हैं।
मासिक नोटिस में सिमुलेशन के अभिनव प्रकाशन का विवरण
रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी के मासिक नोटिस में, बार्न्स और उनके सहयोगियों ने प्रारंभिक कंकड़ वाले बादल के 54 सिमुलेशन का विवरण दिया है जिसमें 105,105 कण हैं, प्रत्येक की त्रिज्या लगभग 2 किमी (1.25 मील) है। यह कम-रिज़ॉल्यूशन कॉन्फ़िगरेशन वास्तविकता को दर्शाता है, जहां वास्तविक कंकड़ वाले बादलों में संभवतः 10241024 मिलीमीटर आकार के कण होते हैं।
मुख्य निष्कर्ष: कक्षीय नृत्य से लेकर सर्पिल तक
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 पहुँच गए। संपर्क करने पर, डबल-लोब आकार बनाते हुए, कण वास्तविक रूप से व्यवस्थित हो जाते हैं, एक डबल-लोब प्लैनेटेसिमल या “संपर्क बाइनरी” में विलीन हो जाते हैं। बार्न्स ने टिप्पणी की, “हमारे मॉडल में कुछ संपर्क बायनेरिज़ अरोकोथ से काफी समानता रखते हैं।”पिछले गुरुत्वाकर्षण पतन सिमुलेशन ने कण संपर्क की भौतिकी को नजरअंदाज कर दिया और भविष्यवाणी की कि छोटे ग्रहों के बीच टकराव से एक एकल गोलाकार वस्तु उत्पन्न होगी। बार्न्स का नवप्रवर्तन मॉडलिंग कि कैसे कंकड़ आराम करते हैं और चिपकते हैं, “स्नोमैन” के अक्षुण्ण आकार की व्याख्या करते हैं।
सौर मंडल की उत्पत्ति के लिए निहितार्थ
यह कार्य ग्रह निर्माण की एक परिवर्तनकारी दृष्टि के रूप में उभरता 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” पैदा होते हैं जो युगों तक जीवित रहते हैं। यह न्यू होराइजन्स द्वारा देखी गई अरोकोथ की अस्पष्ट, कम घनत्व वाली संरचना के साथ संरेखित है।निकट-पृथ्वी क्षुद्रग्रहों के बीच समान आकृतियाँ दिखाई देती हैं, जिसका अर्थ है कि यह प्रक्रिया पूरे सौर मंडल में संचालित होती है। भविष्य के मिशन इन भविष्यवाणियों का परीक्षण कर सकते हैं।
सिमुलेशन और भविष्य के 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 का पता लगा 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।