وہ میگا-زمینیں جو غالباً وجود ہی نہیں رکھتیں

سیاروں کی تشکیل کا نظریہ چٹانی دنیاؤں پر ایک حد مقرر کرتا ہے۔ ایک بڑھتا ہوا مرکزہ جو تقریباً 10 زمینی کمیتوں سے آگے نکل جائے، بے قابو گیسی انجذاب (runaway gas accretion) سے بچ نہیں سکتا: وہ اپنے جوان ستارے کے گرد قرص سے گیس کھینچ کر گیس سے بھرپور سیارہ بن جاتا ہے۔ تصادم اور کٹاؤ کی سمیولیشنز بھی یہی حد دیتی ہیں۔ حقیقی سیاروں کی پیمائشیں ننگی چٹان سے گیس میں لپٹی دنیاؤں کی طرف منتقلی کو اس سے بھی نیچے، تقریباً 4 سے 5 زمینی کمیتوں پر رکھتی ہیں۔

اور پھر بھی، حالیہ برسوں میں چند ایسے سیارے سامنے آئے ہیں جن کی کثافت چٹان جیسی ہے اور کمیت دس زمینوں سے کہیں زیادہ۔ کچھ ماہرینِ فلکیات انہیں “میگا-زمینیں” (Mega-Earths) کہتے ہیں۔ ان کی وضاحت کے لیے انوکھی تاریخیں درکار ہوں گی: گیسی قرص کے غائب ہونے کے بعد دیر سے ہونے والے تصادم، یا سابقہ دیو ہیکل سیاروں کے ننگے مرکزے۔

مونٹریال میں میک گل یونیورسٹی کے ٹروٹیئر اسپیس انسٹی ٹیوٹ کے کیسی برنکمین اور نکولس کوون نے ایک سادہ سوال پوچھا: کیا یہ سیارے واقعی اتنے بھاری ہیں؟

ستارے کی لرزش سے سیارے کا وزن

ان میں سے زیادہ تر کمیتیں شعاعی رفتار (radial velocity) سے حاصل ہوتی ہیں: سیارہ گردش کرتے ہوئے اپنے ستارے کو آگے پیچھے کھینچتا ہے، اور ستارے کی روشنی کا رنگ بہت معمولی سا بدلتا ہے۔ اس لرزش کا حجم سیارے کی کمیت بتاتا ہے۔

مشکل یہ ہے کہ ستارے پُرسکون نہیں ہوتے۔ مقناطیسی طور پر فعال ستاروں پر تاریک دھبے اور روشن ٹکڑے ہوتے ہیں جو ستارے کے ساتھ گھومتے ہیں۔ یہ پیمائشوں میں شور شامل کرتے ہیں، اور گھوم کر سامنے آنے والا ایک دھبہ کسی سیارے کے اشارے کی نقل کر سکتا ہے — یا اسے بڑھا چڑھا سکتا ہے۔

آٹھ مشتبہ، ایک مشترک خصوصیت

دونوں نے NASA Exoplanet Archive سے آغاز کیا اور چار زمینی نصف قطر سے چھوٹے 333 سیارے رکھے جن کا نصف قطر قابلِ اعتماد ہو اور کمیت شعاعی رفتار سے ناپی گئی ہو۔ انہیں ملے:

4 سیارے جن کی کثافت چٹانی ہے اور کمیت 10 زمینی کمیتوں سے زیادہ: WASP-84 c، TOI-1347 b، TOI-2322 c اور HD 63433 b۔
مزید 4 جو حد سے اوپر ہیں اور جن پر ہائیڈروجن-ہیلیم کا غلاف تقریباً نہیں: GJ 523 b، TOI-815 c، HD 18599 b اور GJ 143 b۔

ہر میزبان ستارے کی سرگرمی ناپنے کے لیے انہوں نے ایک اشاریہ استعمال کیا جو ستارے کی گرم بیرونی تہہ سے خارج ہونے والی کیلشیم کی روشنی پر مبنی ہے، جو مقناطیسی حرارت سے زیادہ روشن ہوتی ہے۔ −4.75 سے زیادہ قدر پر ستارہ فعال شمار ہوتا ہے۔ TESS مشن کی چمک کی پیمائشیں بھی دکھاتی ہیں کہ ہر ستارہ اپنے دھبوں کے گھومنے کے ساتھ مدھم اور روشن ہوتا ہے۔

نتیجہ: آٹھوں فعال ستاروں کے گرد گردش کرتے ہیں۔ جن 37 ستاروں کی سیاروی کمیت اور سرگرمی دونوں کی پیمائش موجود ہے، ان میں سے صرف 13 فعال ہیں۔

اتفاق کا امکان

اگر میگا-زمینیں یکساں طور پر بکھری ہوتیں تو اس بات کا امکان کہ چاروں چٹانی سیارے سب کے سب فعال ستاروں کے گرد ہوں، یہ ہوتا:

p = 13/37 × 12/36 × 11/35 × 10/34 = 0.01

تقریباً 1%۔ باقی چار کو شامل کرنے پر یہ گر کر 0.0003 رہ جاتا ہے۔

کیا جوان، فعال ستارے میگا-زمینیں بنانے میں بس بہتر ہوتے ہیں؟ مصنفین کو اس کی کوئی وجہ نظر نہیں آتی۔ ایک میگا-زمین بنانے کے لیے اضافی تصادم، 0.8 سے 20 دن کے مداروں تک اندر کی طرف ہجرت، اور شاید ایک موٹی فضا کا اتر جانا درکار ہوگا — اور اس سب میں وقت لگتا ہے۔ اگر کچھ ہو تو ایسی دنیاؤں کو زیادہ پرانے ستاروں کے گرد ہونا چاہیے۔

کمیتیں کہاں غلط ہوتی ہیں

ہر اصل پیمائش میں گاؤسی عمل (Gaussian processes) استعمال کیے گئے، جو ایک شماریاتی اوزار ہے جو ستارے کے شور کو ماڈل کرتا ہے تاکہ سیارے کا اشارہ الگ کیا جا سکے۔ لیکن حد سے زیادہ لچک دار ماڈل غلط اشارہ جذب کر کے بہت بڑی کمیتیں دے سکتا ہے۔ یہ صورتیں کمزور دکھائی دیتی ہیں:

WASP-84 کے گرد ستارے کی لرزش (تقریباً 13 m/s) سیارے کے اشارے سے بڑی (7.7 m/s) ہے۔
TOI-2322 اپنے محور پر 21.28 دن میں گھومتا ہے؛ اس کا سیارہ 20.23 دن میں گردش کرتا ہے۔
HD 63433 b، جو 37 زمینی کمیتوں کے ساتھ سب سے بھاری ہے، ایک دوسری ٹیم کو بالکل نظر نہیں آیا، جس نے 21 زمینی کمیتوں کی بالائی حد مقرر کی۔
تین سیارے اشارہ-بمقابلہ-شور کی ایک شائع شدہ حد سے نیچے آتے ہیں، جس سے نیچے ایسے ماڈل ناقابلِ اعتماد مانے جاتے ہیں۔

مصنفین ایک سابقہ مثال یاد دلاتے ہیں: ایک اور سیارہ جس کی کمیت ایک غیر درست شدہ دوری اشارے کی وجہ سے تین گنا بڑھی ہوئی نکلی۔

کوئی چٹانی دیو نہیں — فی الحال

ان کا نتیجہ: دس زمینی کمیتوں سے بڑے چٹانی سیاروں کا کوئی قائل کرنے والا ثبوت نہیں۔ فعال ستاروں کے گرد سیاروں کی شعاعی رفتار سے حاصل کمیتوں کو شک کی نظر سے دیکھنا چاہیے، “خاص طور پر جب ایسے سیاروں کا وجود سیاروں کی تشکیل کے بارے میں ہمارے تصورات کو چیلنج کرے۔” وہ تجویز کرتے ہیں کہ مشاہدات کا وقت اس طرح طے کیا جائے کہ ستارے کی سرگرمی اور سیارہ دونوں کے اچھے نمونے حاصل ہوں۔

یہ دلیل شماریاتی ہے اور ایک چھوٹے نمونے پر ٹکی ہے: آٹھ سیارے اور 37 ستارے۔ مصنفین نے کمیت کے اصل حسابات دوبارہ نہیں کیے۔