आपल्या ग्रहापेक्षाही अधिक चमकणारी कडी

आपल्या सूर्यमालेत, चारही महाकाय ग्रहांना कडी आहेत. इतर ताऱ्यांभोवती, खगोलशास्त्रज्ञांना अजूनही घडत असलेल्या तरुण ग्रहांभोवती चकत्या (discs) सापडल्या आहेत, पण प्रौढ ग्रहाभोवती पुष्टी झालेले एकही कडे नाही. मिशिगन विद्यापीठ, Space Telescope Science Institute आणि Caltech येथील एलिझाबेथ लेन (Elizabeth Lane) आणि सहकाऱ्यांच्या मते, हे ग्रहांपेक्षा आपल्या दुर्बिणींबद्दल अधिक सांगते.

आवाक्यात काय असू शकते याचा संकेत म्हणून ते शनीकडे बोट दाखवतात. बहुतेक पाहण्याच्या कोनांत आणि तरंगलांबींमध्ये त्याची कडी ग्रहापेक्षा अधिक चमकतात, आणि ज्या रंगांत मिथेन प्रकाश शोषतो तिथे ती समोरून दिसणाऱ्या शनीपेक्षा शंभर पटींहून अधिक तेजस्वी असतात.

परावर्तित प्रकाश पाहणारी दुर्बीण

नॅन्सी ग्रेस रोमन अवकाश दुर्बिणीवर (Nancy Grace Roman Space Telescope) एक कोरोनाग्राफ आहे — असे उपकरण जे ताऱ्याचा झगमगाट झाकून त्याच्या शेजारचे मंद साथीदार उघड करते. लेखकांच्या मते, प्रौढ महाकाय ग्रहांना त्यांनी परावर्तित केलेल्या दृश्य प्रकाशात थेट शोधू शकणारे हे पहिले उपकरण असेल, अगदी त्यांच्या ताऱ्याशी 10⁻⁸ किंवा त्याहून कमी तेजस्विता-गुणोत्तरापर्यंत — म्हणजे दहा कोटींवा भाग.

बहुतेक ज्ञात महाकाय ग्रह, जे त्यांनी त्यांच्या ताऱ्यात निर्माण केलेल्या डुगडुगीवरून सापडले, त्या मर्यादेच्या जवळपास आहेत. पण ग्रह आणि त्याचे कडे एकाच ठिपक्यासारखे दिसतील. ओळखले न गेलेले कडे ग्रहाला प्रत्यक्षापेक्षा मोठा किंवा अधिक परावर्तक भासवेल.

दोनऐवजी चार शिखरे

यातून मार्ग म्हणजे एका कक्षेदरम्यान त्या ठिपक्यावर लक्ष ठेवणे. ग्रह ताऱ्याभोवती फिरत असताना, तो आपल्याला त्याची प्रकाशित बाजू कमी-जास्त दाखवतो, चंद्राच्या कलांप्रमाणे: त्याची तेजस्विता एकदा वाढते आणि कमी होते, ज्यातून दोन टोके मिळतात. संघाने कडी असलेल्या आणि नसलेल्या ग्रहांसाठी या कला-वक्रांचे (phase curves) एक नवे मॉडेल तयार केले, अर्नोल्ड (Arnold) आणि श्नायडर (Schneider) यांच्या आधीच्या कामापासून सुरुवात करून.

कललेले कडे आकार बदलते. त्याची प्रकाशित बाजू आपल्याकडे वळते आणि ते ताऱ्याचा प्रकाश परावर्तित करते तेव्हा ते एकदा उजळते, आणि आपण ते पलीकडच्या बाजूने पाहतो आणि ताऱ्याचा प्रकाश त्यातून आरपार जातो तेव्हा दुसऱ्यांदा. त्या दरम्यान, ते ताऱ्याकडे कडेने वळते आणि जवळजवळ नाहीसे होते. परिणाम: दोनऐवजी चार टोके, असा नमुना ज्याची पुनरावृत्त निरीक्षणे पुष्टी करू शकतील.

वर: कड्याच्या चार कलांसाठी एका कक्षेतील तेजस्विता-वक्र, 90° आणि 270° वर खोलगटपणा. खाली: ताऱ्याभोवती वेगवेगळ्या स्थानी असलेल्या कडीयुक्त ग्रहांची चार चित्रे.

0°, 30°, 60° आणि 90° कलांच्या कड्यांसाठी एका कक्षेदरम्यान कडीयुक्त ग्रहाची मॉडेलमधील तेजस्विता (वर), प्रत्येक स्थितीच्या गुणात्मक 3D प्रतिमांसह (खाली). केवळ न कललेले कडेच ग्रहाचा वक्र न बदलता ठेवते. — आकृती 3, Lane et al. (2026), arXiv:2610.23835, CC BY 4.0.

कड्याची कलच सर्वांत महत्त्वाची आहे: कक्षेच्या प्रतलात असलेले कडे नेहमी ताऱ्याकडे कडेने असते आणि कोणताही ठसा मागे ठेवत नाही. जाड, अपारदर्शक कडे प्रकाश आरपार जाऊ देत नाही, त्यामुळे दुसरे शिखर हरवते; मग ग्रह फक्त मोठा किंवा अधिक तेजस्वी दिसतो, आणि कडे वेगळे ओळखणे कठीण होते.

एप्सिलॉन एरिडॅनी b, कड्यासह आणि कड्याशिवाय

ही कल्पना तपासण्यासाठी, संघाने एप्सिलॉन एरिडॅनी b (Epsilon Eridani b) च्या Roman निरीक्षणांचे सिम्युलेशन केले. हा गुरूइतक्या वस्तुमानाचा ग्रह आहे, जो पृथ्वी सूर्यापासून जितकी दूर आहे त्याच्या 3.5 पट अंतरावरून त्याच्या ताऱ्याभोवती फिरतो, आणि तो कोरोनाग्राफच्या प्रमुख लक्ष्यांपैकी एक आहे. आधीचे शोध 3 × 10⁻⁷ या तेजस्विता-गुणोत्तराच्या खाली जाऊ शकले नाहीत, जे त्याला पाहण्यासाठी खूपच ढोबळ होते.

कड्याशिवाय, ग्रह जवळजवळ पूर्ण प्रकाशित असतानाच ठोस शोधाची मर्यादा ओलांडतो. त्याच्या कक्षेतील कित्येक वर्षे, सिम्युलेशनमध्ये 2031 ते 2034, तो उंबरठ्याखाली बुडतो.
शनीसारख्या कड्यासह, तो दुप्पटीपर्यंत अधिक तेजस्वी दिसतो, चार टोकांचा नमुना दाखवतो, आणि जवळजवळ संपूर्ण कक्षेत शोधण्यायोग्य राहतो; कडे ताऱ्याकडे कडेने असते तेव्हाच तो कमी पडतो.

2027 ते 2034 पर्यंत एप्सिलॉन एरिडॅनी b ची तेजस्विता: निळे बिंदू (कड्यासह) 2028–2029 मध्ये उंच आणि त्यानंतर SNR = 5 रेषेच्या वर; लाल बिंदू (कड्याशिवाय) खाली, 2030 नंतर रेषेखाली घसरणारे.

कड्यासह (निळे) आणि कड्याशिवाय (लाल) एप्सिलॉन एरिडॅनी b ची सिम्युलेट केलेली Roman मोजमापे, शोधाच्या उंबरठ्याच्या (करडी रेषा) तुलनेत. — आकृती 7, Lane et al. (2026), arXiv:2610.23835, CC BY 4.0.

आवाक्यात आलेली गणना

कडी Roman च्या लक्ष्यांची यादीही वाढवू शकतात. एका ढोबळ, जाणूनबुजून आशावादी अंदाजानुसार, स्वतःहून खूपच मंद असलेले अनेक ज्ञात महाकाय ग्रह शनीसारख्या कड्यामुळे शोधण्यायोग्य होतील. सूर्यमालेप्रमाणेच एक चतुर्थांश महाकाय ग्रहांना कडी असतील, तर सुमारे वीस लक्ष्यांतून सुमारे पाच शोध मिळायला हवेत — आणि एकही न सापडल्यास सूर्यमालेसारखे प्रमाण 2–3 सिग्मा पातळीवर बाद ठरेल.

हे मॉडेल पहिल्या टप्प्याचे रेखाटन आहे: कडे आणि ग्रह यांच्यात पडणाऱ्या सावल्या नाहीत, कड्यातील कणांचा तपशील नाही, कक्षा पूर्णपणे ज्ञात असल्याचे गृहीत धरलेले. ग्रह-अधिक-कडे यांचे वक्र खऱ्या डेटाशी जुळवणारे साधन तयार करण्याची लेखकांची योजना आहे. त्याला काहीही सापडो, ते निष्कर्ष काढतात, शनीसारखे हे दागिने किती सामान्य आहेत यावर पहिली खरी मर्यादा घालण्यासाठी Roman सज्ज आहे.