सफ़ेद बौने तारे के चारों ओर दूसरी पीढ़ी का एक संभावित ग्रह मिला

हबल की एक पुरानी अनसुलझी गुत्थी

HS 0209+0832 लगभग 270 प्रकाश वर्ष दूर एक सफ़ेद बौना तारा है। ऐसा तारा सूर्य जैसे किसी तारे का बचा हुआ क्रोड होता है: तारा अपना ईंधन ख़त्म कर चुका होता है और अपनी बाहरी परतें अंतरिक्ष में फेंक चुका होता है, इसलिए भीतर का गर्म क्रोड खुला रह जाता है। यह सफ़ेद बौना युवा है: उसे ठंडा होते हुए लगभग 50 लाख वर्ष ही हुए हैं, और उसकी सतह का तापमान अब भी लगभग 35,800 केल्विन है। उसका गुरुत्वाकर्षण हीलियम और उससे भारी तत्वों को कुछ ही महीनों में सतह के नीचे खींच लेता है, इसलिए सतह पर जो हीलियम और धातुएँ दिखती हैं, वे अब भी बाहर से आ रही होंगी।

हबल ने 10 जनवरी 1999 को इस तारे का पराबैंगनी स्पेक्ट्रम लिया था। सन 2000 के एक अध्ययन में उसमें सात तत्व पहचाने गए, पर लगभग 100 रेखाएँ किसी भी ज्ञात तत्व से मेल नहीं खाईं, और यह रहस्य बना रहा कि तारे के वायुमंडल में मिला बाहरी पदार्थ कहाँ से आता है। वारविक विश्वविद्यालय के जेमी विलियम्स और उनके सहयोगियों ने परमाणु स्पेक्ट्रम रेखाओं की नई सूचियों की मदद से इन आँकड़ों का फिर से विश्लेषण किया, और पाया कि इनमें से ज़्यादातर रेखाएँ ताँबे और नायोबियम की हैं। 2002 में FUSE ने जो स्पेक्ट्रम लिए थे, उनमें भी नायोबियम की वही रेखाएँ दिखती हैं। FUSE नासा का एक पराबैंगनी उपग्रह था, जो अब काम करना बंद कर चुका है।

दूसरी पीढ़ी का ग्रह क्या होता है

पृथ्वी पहली पीढ़ी का ग्रह है: वह गैस और धूल की उस चक्रिका से बनी, जो सूर्य के बनते समय बच गई थी। दूसरी पीढ़ी का ग्रह अपने तारे के जीवन के अंतिम दौर में बनता है, उस पदार्थ से जिसे तारा ख़ुद बाहर फेंक चुका होता है।

अपने अंतिम दानव चरण में (खगोलविद इसे AGB चरण कहते हैं; AGB asymptotic giant branch का संक्षेप है) सूर्य जैसा तारा अपनी बाहरी परतें उड़ा देता है। ऐसे तारों के भीतर परमाणु नाभिक एक-एक करके न्यूट्रॉन पकड़ते हैं, और इस तरह धीरे-धीरे लौह से भारी तत्व बनते हैं; खगोलविद इसे s-प्रक्रिया कहते हैं (s अंग्रेज़ी शब्द slow, यानी धीमा, से आया है)। नायोबियम इसी प्रक्रिया से बनने वाले तत्वों में से एक है। इसलिए AGB तारे के फेंके पदार्थ से बने ग्रह में नायोबियम की ऐसी अधिकता दिखनी चाहिए, जो किसी युवा तारे के आसपास जन्मे ग्रह में कोई भी ज्ञात प्रक्रिया पैदा नहीं करती।

अकेला तारा अगर सभी दिशाओं में एक समान रूप से पदार्थ बाहर फेंकता है, तो उससे ग्रह बनाने लायक चक्रिका बचने की संभावना कम है। इसलिए लेखक मानते हैं कि तारे के पास एक नज़दीकी साथी पिंड था। उनके अनुसार फूलते दानव तारे ने इस साथी को अपने भीतर समा लिया होगा, और साथी ने दानव तारे की बाहरी परतें बाहर फेंकने में मदद की होगी; फेंके गए इस पदार्थ का कुछ हिस्सा बाद में सिमटकर चक्रिका बना सकता था।

प्रमाण

• बहुत ज़्यादा नायोबियम। नायोबियम और कैल्सियम का अनुपात सूर्य की तुलना में हज़ार गुना से भी ज़्यादा है। FUSE ने 33 और सफ़ेद बौनों के स्पेक्ट्रम भी लिए थे, जिनके वायुमंडल में बाहर से गिरा मलबा मिला है, पर उनमें से किसी में नायोबियम नहीं दिखता।
• चट्टान नहीं। सफ़ेद बौनों पर गिरने वाला मलबा आमतौर पर सिलिकॉन और लौह से भरपूर होता है। यहाँ सिलिकॉन केवल अंश मात्र में है और लौह का पता ही नहीं चला; निकेल की मात्रा लौह से कम से कम दोगुनी है। इसके उलट पूरी पृथ्वी में लौह की मात्रा निकेल से लगभग बीस गुना है। बाहर से आते हीलियम के साथ मिलाकर देखें, तो यह सब एक दानव ग्रह के वायुमंडल की ओर इशारा करता है।
• 4.4 दिन की लय। नासा के TESS उपग्रह ने देखा कि तारे की चमक हर 4.4 दिन में 0.12% बढ़ती और घटती है। सफ़ेद बौने आमतौर पर लगभग 30 घंटे में अपनी धुरी पर एक चक्कर लगाते हैं, इसलिए टीम इस धीमी लय को एक ऐसे पिंड से जोड़ती है, जो तारे से 66 लाख किलोमीटर दूर उसकी परिक्रमा करता है। यह दूरी सूर्य से बुध ग्रह की दूरी का नौवाँ हिस्सा है।

क्या अभी अनिश्चित है, और तारा कहाँ खोजें

ग्रह को देखा नहीं गया है और उसका द्रव्यमान अज्ञात है, इसलिए शोधपत्र उसे संभावित ग्रह कहता है। TESS ने ग्रह को कभी तारे के सामने से गुज़रते नहीं देखा, और 4.4 दिन वाला संकेत कमज़ोर है: TESS की चारों प्रेक्षण-अवधियों का अलग-अलग विश्लेषण करने पर केवल दो में वह साफ़ दिखता है। कोई साधारण ग्रह अपने दिन वाले हिस्से से तारे की रोशनी परावर्तित करके, या उसे सोखकर फिर से उत्सर्जित करके, 0.12% का उतार-चढ़ाव तभी पैदा कर सकता था, जब उसका व्यास बृहस्पति ग्रह के व्यास का चार से आठ गुना होता। लेखक दो संभावनाएँ सुझाते हैं: या तो यह एक युवा ग्रह है, जिसका गर्म रात वाला हिस्सा उसके धुँध भरे दिन वाले हिस्से से ज़्यादा चमकता है; या फिर ग्रह से निकलती गैस की धूमकेतु जैसी पूँछ हमारे और तारे के बीच से गुज़रती है, जबकि ग्रह ख़ुद इस तरह नहीं गुज़रता।

रासायनिक संघटन भी पूरी तरह मेल नहीं खाता: मॉडलों के अनुसार AGB तारे नायोबियम के साथ स्ट्रोन्शियम भी बनाते हैं, फिर भी यहाँ स्ट्रोन्शियम का कोई पता नहीं चला।

HS 0209+0832 सीटस तारामंडल में है; उसका विषुवांश 2 घंटे 12 मिनट और दिक्पात +8° 47′ है। वह दोनों गोलार्धों से दिखता है, और अक्टूबर के आख़िर में आधी रात के आसपास आकाश में सबसे ऊँचा होता है। तब नई दिल्ली से वह दक्षिणी आकाश में लगभग 70° की ऊँचाई पर होता है, और केप टाउन से 47° पर। लगभग 13.8 कांतिमान वाला यह तारा केवल दूरबीन और विस्तृत तारा-मानचित्र की मदद से ढूँढा जा सकता है, और तब भी वह बाक़ी तारों की तरह बस एक मंद बिंदु दिखता है। हबल समेत किसी भी दूरबीन ने ग्रह को सीधे नहीं देखा है: यहाँ बताई गई हर बात तारे की रोशनी के विश्लेषण से जानी गई है।