A Multi-Method Age Determination for the Ursa Major Moving Group

कल्पना कीजिए कि उरसा मेजर मूविंग ग्रुप (UMa) अंतरिक्ष के महासागर में मछलियों के एक विशाल, तैरते हुए झुंड की तरह है। एक सदी से अधिक समय से, खगोलशास्त्री यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि इस झुंड की उम्र वास्तव में कितनी है। कुछ ने कहा कि वे किशोर (200 मिलियन वर्ष पुराने) हैं, जबकि अन्य ने जोर देकर कहा कि वे अधेड़ उम्र के वयस्क (1 बिलियन वर्ष तक पुराने) हैं। इस भ्रम ने उन्हें सितारों और उनके ग्रहों के बड़े होने के अध्ययन के लिए एक "बेंचमार्क" के रूप में उपयोग करना कठिन बना दिया था।

इस शोध पत्र में, लेखक एक फॉरेंसिक जासूसों की टीम की तरह काम करते हैं जिन्होंने संदिग्धों के सबसे बड़े समूह को इकट्ठा करके और समय बताने के लिए तीन अलग-अलग "घड़ियों" का उपयोग करके इस स्कूल की उम्र के रहस्य को आखिरकार सुलझा लिया है।

उन्होंने इसे कैसे किया, इसका सरल विवरण यहाँ दिया गया है:

1. संदिग्धों को इकट्ठा करना (काइनेमैटिक खोज)

सबसे पहले, टीम को मछलियाँ ढूँढने की आवश्यकता थी। उन्होंने गाइया (Gaia) उपग्रह के डेटा का उपयोग किया, जो हमारे सूर्य के पास के सितारों का एक विशाल, अत्यंत सटीक 3D मानचित्र है। उन्होंने उन सितारों की तलाश की जो उरसा मेजर समूह के केंद्र की तरह ही बिल्कुल एक ही दिशा और गति से चल रहे थे।

• पकड़: सिर्फ इसलिए कि सितारे एक ही दिशा में तैर रहे हैं, इसका मतलब यह नहीं है कि वे एक ही समय पर पैदा हुए थे। यह एक साथ सड़क पर चलते लोगों के समूह को देखने जैसा है; कुछ पड़ोसी हो सकते हैं, लेकिन अन्य बस वहां से गुजर रहे हो सकते हैं।
• परिणाम: उन्हें 1,172 सितारे मिले जो गति के मानदंडों पर खरे उतरे। यह संभावित सदस्यों की अब तक की सबसे बड़ी सूची है। हालांकि, वे जानते थे कि यह सूची "संदूषित" थी—उन अजनबियों (फील्ड स्टार्स) से जो बस उसी तरह से चल रहे थे।

2. तीन घड़ियाँ (आयु निर्धारित करना)

समूह की वास्तविक आयु का पता लगाने के लिए, उन्होंने केवल एक विधि पर भरोसा नहीं किया। इसके बजाय, उन्होंने यह देखने के लिए तीन स्वतंत्र "घड़ियों" का उपयोग किया कि क्या वे सभी सहमत हैं। यदि तीन अलग-अलग घड़ियाँ एक ही समय दिखाती हैं, तो आप समय के प्रति आश्वस्त हो सकते हैं।

घड़ी #1: लिथियम परीक्षण (द "बैटरी" क्लॉक)

सितारे अपने वायुमंडल में लिथियम नामक एक रासायनिक तत्व के साथ पैदा होते हैं। जैसे-जैसे सितारे पुराने होते हैं, वे इस लिथियम को एक बैटरी खत्म होने की तरह जला देते हैं।

• उपमा: लिथियम को ईंधन टैंक के रूप में सोचें। युवा सितारों के टैंक भरे होते हैं; पुराने सितारों के खाली होते हैं।
• निष्कर्ष: 23 सितारों में कितना लिथियम बचा था, इसे मापकर, उन्होंने लगभग 394 मिलियन वर्ष की आयु की गणना की।

घड़ी #2: स्पिन टेस्ट (द "स्पिनिंग टॉप" क्लॉक)

सितारे जब युवा होते हैं तो घूमते हैं, लेकिन जैसे-जैसे वे बूढ़े होते हैं, वे धीमे हो जाते हैं, ठीक वैसे ही जैसे एक लट्टू अपनी गति खो देता है।

• उपमा: कल्पना कीजिए कि बच्चों का एक समूह दौड़ लगा रहा है। सबसे तेज़ धावक सबसे कम उम्र के हैं; धीमे धावक पुराने हैं।
• निष्कर्ष: टेस (TESS) उपग्रह के डेटा का उपयोग करते हुए, उन्होंने 76 सितारों के घूमने की गति को मापा। इस पद्धति ने लगभग 428 मिलियन वर्ष की आयु का सुझाव दिया।

घड़ी #3: "फिजेटी" टेस्ट (द वेरिएबिलिटी क्लॉक)

युवा सितारे अक्सर "चंचल" (fidgety) होते हैं। उनमें बड़े सनस्पॉट्स और चुंबकीय तूफान होते हैं जो उनकी चमक को टिमटिमाते हैं। पुराने सितारे शांत और स्थिर होते हैं।

• उपमा: एक बच्चा लगातार हिलता-डुलता और भाव बदलता रहता है (चंचल), जबकि एक दादा-दादी आमतौर पर शांत और स्थिर होते हैं।
• निष्कर्ष: गाइया डेटा में सितारों की चमक कितनी बदलती है, इसे देखकर उन्होंने लगभग 449 मिलियन वर्ष की आयु का अनुमान लगाया।

3. निर्णय: "स्वीट स्पॉट"

जब टीम ने तीनों घड़ियों के परिणामों को मिलाया, तो वे एक बहुत ही विशिष्ट उत्तर पर पहुँचे: प्रमुख समूह लगभग 418 मिलियन वर्ष पुराना है।

यह एक "गोल्डिलॉक्स" आयु है। यह बहुत कम नहीं है (जैसे नवजात) और न ही बहुत अधिक पुरानी है (जैसे दादा-दादी)। यह वह समय है जब सितारे स्थिर हो रहे होते हैं, और उनके ग्रह प्रणालियाँ स्थिर हो रही होती हैं।

4. समूह में "अजनबी"

पेपर स्वीकार करता है कि उनकी 1,172 सितारों की सूची पूर्ण नहीं थी। उनमें से लगभग 40% संभवतः "अजनबी" थे—वे सितारे जो बस उसी दिशा में चल रहे थे लेकिन वास्तव में बहुत पुराने या बहुत छोटे थे।

• उपमा: एक हाई स्कूल पुनर्मिलन (reunion) की कल्पना करें। आप पड़ोस के कुछ लोगों को देख सकते हैं जो एलुमनाई नहीं हैं लेकिन वही रंग पहने हुए हैं। लेखकों ने वास्तविक एलुमनाई (418-मिलियन-वर्षीय समूह) को पड़ोस के आगंतुकों से अलग करने के लिए एक कंप्यूटर एल्गोरिदम का उपयोग किया।

5. यह क्यों मायने रखता है: "टाइम मशीन" ग्रह

यह पेपर इस समूह के एक विशिष्ट तारे पर प्रकाश डालता है जिसे HD 63433 कहा जाता है। इसके चारों ओर तीन ग्रह घूम रहे हैं, जिनमें से एक पृथ्वी के आकार का है।

• क्योंकि लेखकों को अब पता है कि तारा ठीक 418 मिलियन वर्ष पुराना है, हम जानते हैं कि उसके ग्रह कितने पुराने हैं।
• यह वैज्ञानिकों को यह अध्ययन करने की अनुमति देता है कि जब हमारे अपने सौर मंडल का "हेडियन" चरण (एक समय जब पृथ्वी पिघली हुई, ज्वालामुखीय चट्टान थी) चल रहा था, तब पृथ्वी जैसे संसार कैसे दिखते थे। यह हमारे अपने ग्रह के अरबों साल पहले के स्वरूप को देखने के लिए एक टाइम मशीन की तरह है।

6. बोनस: "घोस्ट" सितारे (व्हाइट ड्वार्फ्स)

टीम को 225 "घोस्ट" सितारे भी मिले जिन्हें व्हाइट ड्वार्फ्स (तारों के मृत, ठंडे होते कोर) कहा जाता है। क्योंकि ये सितारे इतने सघन होते हैं, उन्हें मानक गति के नियमों का उपयोग करके समय नहीं दिया जा सकता है। इसके बजाय, टीम ने उनके ठंडा होने की गति (वे कितनी देर से "मृत" हैं) का उपयोग यह पुष्टि करने के लिए किया कि वे भी 418-मिलियन-वर्षीय समूह से संबंधित हैं। यह वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद करता है कि विशाल तारे कैसे जीवित रहते हैं और मरते हैं।

सारांश

शोध पत्र निष्कर्ष निकालता है कि उरसा मेजर मूविंग ग्रुप सितारों का एक 418-मिलियन-वर्षीय परिवार है। हालांकि इसमें कुछ "अजनबी" मिले हुए हैं, लेकिन मुख्य परिवार वास्तविक, सुसंगत और पृथ्वी जैसे शुरुआती संसारों के विकास का अध्ययन करने के लिए एक आदर्श प्रयोगशाला प्रदान करता है। यह दशकों के भ्रम को दूर करता है और खगोलशास्त्रियों को हमारे अपने जैसे संसारों के प्रारंभिक इतिहास का अध्ययन करने के लिए एक ठोस आधार देता है।