पृथ्वीचं भावंड – विज्ञानमार्ग

लोकदर्शन👉संकलन – साहेबराव माने.
पुणे. 9028261973.
साभार – चारुशिला जुईकर.
14 फेब्रुवारी 2022.

पृथ्वीच्या एका ‘नव्या’ भावंडाचा अलीकडेच शोध लागला आहे. हे भावंड इमानेइतबारे पृथ्वीबरोबरच सूर्याभोवती प्रदक्षिणा घालीत आहे. ते पृथ्वीच्या मागून चालत आहे. चालताना ते पुढे-मागे जात आहे. पृथ्वीचं हे भावंड म्हणजे एक लघुग्रह आहे. हा लघुग्रह २०२०एक्सएल५ या नावानं आता ओळखला जातो. सूर्याभोवती प्रदक्षिणा घालणारे लघुग्रह हे काही वेळा ग्रहमालेतील इतर ग्रहांच्या सान्निध्यात येतात व त्या ग्रहांच्या गुरुत्वाकर्षणात जखडले जातात. असे जखडले गेले की, त्या ग्रहाबरोबरच ते आपली सूर्याभोवतालची प्रदक्षिणा चालू ठेवतात. २०२०एक्सएल५ हा लघुग्रह अशाच प्रकारचा एक लघुग्रह आहे – सूर्य आणि पृथ्वी अशा दोघांच्या गुरुत्वाकर्षणात अडकलेला! एखाद्या ग्रहाबरोबर सूर्याला प्रदक्षिणा घालणाऱ्या अशा लघुग्रहाला ‘ट्रोजन लघुग्रह’ म्हटलं जातं. स्पेनमधील अ‍ॅलिकांट विद्यापीठातील सांताना-रॉस आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांचं हे, या लघुग्रहावरचं संशोधन ‘नेचर कम्युनिकेशन्स’ या शोधपत्रिकेत नुकतंच प्रसिद्ध झालं आहे.

हा अंधुक लघुग्रह, हवाई येथे उभारलेल्या पॅन-स्टार्स या १.८ मीटर व्यासाच्या दुर्बिणीद्वारे, २०२० सालच्या १२ डिसेंबरला प्रथम शोधला गेला. नुसत्या डोळ्यांनी दिसणाऱ्या सर्वांत अंधुक ताऱ्यापेक्षा हा लघुग्रह दहा लाख पटींनी अंधुक आहे. सुरुवातीच्या निरीक्षणांवरून हा लघुग्रह पृथ्वीच्या सान्निध्यातला ट्रोजन प्रकारचा लघुग्रह असण्याची शक्यता दिसून आली. परंतु त्याच्या कक्षेचं स्वरूप स्पष्ट होण्यासाठी आणखी निरीक्षणांची आवश्यकता होती. या लघुग्रहाची निरीक्षणं करणं, हे कठीण काम होतं. कारण सूर्याेदयाच्या फक्त थोडा वेळच अगोदर उगवत असल्यानं, या अत्यंत अंधुक लघुग्रहाच्या निरीक्षणांना फार कमी वेळ मिळत होता. तसंच क्षितिजाच्या जवळ असल्यानं, त्याची प्रतिमाही स्पष्ट नव्हती. या सर्व मर्यादा लक्षात घेऊन, या खगोलशास्त्रज्ञांनी मार्च महिन्यात चिलीतील साऊथ अ‍ॅस्ट्रोफिजिकल रिसर्च टेलिस्कोप या ४.१ मीटर व्यासाच्या दुर्बिणीद्वारे या लघुग्रहाची पुनः निरीक्षणं केली; त्याचबरोबर त्यांनी आपल्या या संशोधनासाठी, इतर काही दुर्बिणींद्वारे इतरांकडून केल्या जात असलेल्या नोंदींचाही वापर केला. मार्च महिन्याच्या अखेरीस हा लघुग्रह सूर्यतेजामुळे दिसेनासा झाला व या लघुग्रहाची निरीक्षणं थांबली.

लघुग्रहाचं वर्षभरातलं स्थान (स्थळः सेरो पाचों, चिली)
(Image Credit: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva)
आतापर्यंत या लघुग्रहाचा, डिसेंबर ते मार्च या काळातला १११ दिवसांचा मार्ग कळू शकला होता. परंतु, या लघुग्रहाची कक्षा अचूकपणे दर्शवण्यास इतक्या अल्प काळातल्या नोंदी पुरेशा नव्हत्या. जर त्याची आणखी निरीक्षणं करायची तर, त्यासाठी हा लघुग्रह सूर्यतेजातून बाहेर यायला हवा होता. यासाठी काही महिन्यांसाठी थांबायला लागलं असतं. त्यामुळे या संशोधकांनी एक वेगळा मार्ग अवलंबला. पूर्वी तयार केलेल्या, आकाशाच्या या भागाच्या नकाशांत हा लघुग्रह सापडण्याची शक्यता होती. त्या नकाशांतील या लघुग्रहाची स्थानं यासाठी उपयोगी ठरू शकणार होती. सांताना-रॉस आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी गेल्या दशकभरात तयारे केलेले विविध आकाश नकाशे तपासले आणि त्यातून या लघुग्रहाची पूर्वीची स्थानं शोधून काढली. सुमारे दहा वर्षांची स्थानं उपलब्ध झाल्यामुळे आता त्यांना या लघुग्रहाच्या कक्षेचं गणित करता आलं. या गणितावरून हा ट्रोजन प्रकारचा लघुग्रह असल्याचं नक्की झालं. सन २०२०च्या डिसेंबर महिन्यात जेव्हा त्याचा शोध लागला, तेव्हा या लघुग्रहाचं पृथ्वीपासूनचं अंतर, सूर्य-पृथ्वीदरम्यानच्या अंतराच्या सुमारे ६८ टक्के इतकं असल्याचं, त्याच्या कक्षेच्या गणितावरून दिसून आलं.

लघुग्रहाची कक्षा समजल्यानंतर सांताना-रॉस आणि त्याच्या सहकाऱ्यांनी या लघुग्रहाचं स्वरूप ओळखण्याच्या दृष्टीनं प्रयत्न सुरू केले. प्रकाशमापनाद्वारे लघुग्रहाची एखाद्या वेळची तेजस्विता मोजली आणि या तेजस्वितेची लघुग्रहाच्या त्यावेळच्या अंतराशी सांगड घातली, तर त्या लघुग्रहाची खरी किंवा निरपेक्ष तेजस्विता कळू शकते. तसंच या प्रकाशमापनावरून लघुग्रहाचा आकारही काढता येतो. प्रकाशमापनाद्वारे केलेल्या निरीक्षणांवरून या लघुग्रहाचा आकार हा सुमारे १.२ किलोमीटर इतका असल्याचं आढळलं. या लघुग्रहाची निरपेक्ष तेजस्विता व त्याचा आकार यांवरून, हा लघुग्रह गडद रंगाचा असून तो सुमारे ६ टक्के सूर्यप्रकाश परावर्तित करीत असल्याचा निष्कर्ष, या संशोधकांनी काढता. लघुग्रहाच्या या प्रकाश परावर्तन करण्याच्या क्षमतेवरून त्या लघुग्रहावर कार्बनयुक्त पदार्थ मोठ्या प्रमाणात अस्तित्वात असल्याची शक्यता व्यक्त केली गेली. (आपल्या सूर्यमालेतले पंचाहत्तर टक्के लघुग्रह हे याच प्रकारातले असावेत.)

हा लघुग्रह जिथे अडकला आहे, त्या जागेला लाग्रांज बिंदू असं संबोधलं जातं. पृथ्वीशी संबंधित असे एकूण पाच लाग्रांज बिंदू आहेत. यापैकी तीन बिंदू हे पृथ्वीच्या कक्षेवर वसलेले असून, उर्वरित दोन बिंदू हे कक्षेपासून दूर आहेत. या बिंदूंवर पृथ्वी आणि सूर्याच्या गुरुत्वाकर्षणांचं व इतर बलांचं संतुलन साधलेलं असतं. त्यामुळे या स्थानावर सूर्य वा पृथ्वी या दोहोंपैकी कोणाच्याच गुरुत्वाकर्षणाचा परिणाम जाणवत नसतो. आता शोधला गेलेला लघुग्रह अशाच एका, पृथ्वीच्या कक्षेवरील, परंतु पृथ्वीच्या मागे असणाऱ्या लाग्रांज बिंदूजवळ वसला असून, हा लघुग्रह एका लंबवर्तुळात फिरत आहे. त्यामुळेच त्याचं पृथ्वीपासूनचं अंतर कमी-जास्त होत आहे. लघुग्रहाच्या फिरण्याचं हे प्रतल पृथ्वीच्या प्रतलाशी सुमारे चौदा अंशांनी कललेलं आहे.

लघुग्रहाचा वर्षभरातला मार्ग (पृथ्वीसापेक्ष)
(Image Credit: Tony Dunn)
आपलं नेहमीचं मार्गक्रमण करीत असताना, सुमारे सहा शतकांपूर्वी हा लघुग्रह पृथ्वीच्या या लाग्रांज बिंदूजवळच्या प्रदेशात अडकला असल्याचं दुसऱ्या एक संशोधनावरून दिसून आलं आहे. सूर्य वा पृथ्वी यापैकी कोणतंच गुरुत्वाकर्षण जाणवत नसल्यामुळे, त्याला तिथे स्थिर जागा मिळाली. लंबवर्तुळात फिरताना तो शुक्राच्या कक्षेच्या जवळही जातो. अशा वेळी शुक्र जर जवळपास असला तर, या लघुग्रहावर शुक्राच्या गुरुत्वाकर्षणाचा परिणाम होऊ शकतो आणि त्याच्या मार्गात बदल होऊ शकतो. सांताना-रॉस आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी या लघुग्रहाच्या लंबवर्तुळाकार ‘कक्षे’चं, पुढील २९,००० वर्षांपर्यंतचं तपशीलवार गणित केलं. हे गणित, या लघुग्रहाचा इथला मुक्काम हा मर्यादित काळापुरता असल्याचं दर्शवतं. कारण या लघुग्रहाची कक्षा हळूहळू बदलत आहे. सुमारे साडतीन हजार वर्षांनी या लघुग्रहाची कक्षा अस्थिर होऊ लागेल व त्यानंतर तो पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाखालून हळूहळू मुक्त होऊ लागेल. मात्र लघुग्रहाच्या पृथ्वीपासूनच्या संपूर्ण मुक्तीला किमान चार हजार वर्षं तरी लागतील.

पृथ्वीच्या सान्निध्यातल्या ट्रोजन लघुग्रहाचा हा पहिलाच शोध नव्हे. दहा वर्षांपूर्वीही अशाच एका ट्रोजन लघुग्रहाचा शोध लागला आहे. त्याचा आकार मात्र आता शोधल्या गेलेल्या लघुग्रहापेक्षा खूपच लहान आहे – फक्त तीनशे मीटर इतकाच. या दोन लघुग्रहांच्या आसपास अनेक ट्रोजन लघुग्रह अस्तित्वात असण्याची शक्यता व्यक्त केली गेली आहे. मात्र ही जागा निरीक्षणाच्या दृष्टीनं सोयीची नसल्यानं, त्यांचा शोध लागू शकलेला नाही. आपल्या पृथ्वीला जशी ही ट्रोजन भावंडं आहेत, तशीच आपल्या ग्रहमालेतील इतर ग्रहांनाही ट्रोजन भावंडं आहेत. आतापर्यंत शुक्र, मंगळ, गुरू, युरेनस, नेपच्यून, या ग्रहांच्या सान्निध्यातल्या ट्रोजन लघुग्रहांचा शोध लागला आहे. यात शुक्र आणि युरेनसच्या जवळच्या एक-एक लघुग्रहाचा, मंगळाजवळच्या नऊ लघुग्रहांचा तर नेपच्यूनजवळच्या बत्तीस लघुग्रहांचा शोध लागला आहे. प्रचंड गुरुत्वाकर्षण असणाऱ्या महाकाय गुरू ग्रहाच्या सान्निध्यातले तर, आतापर्यंत अकरा हजारांहून अधिक ट्रोजन लघुग्रह शोधले गेले आहेत. गुरूच्या सान्निध्यातील ट्रोजन लघुग्रहांपैकी सुमारे दोन हजार लघुग्रहांचा आकार हा पंधरा किलोमीटरपेक्षा जास्त असावा. नासानं गेल्या वर्षीच गुरू ग्रहाजवळच्या ट्रोजन लघुग्रहांचा अभ्यास करण्यासाठी अंतराळयान पाठवलं आहे. ते बारा वर्षांच्या प्रवासानंतर गुरू ग्रहाजवळ पोचणार आहे.

लघुग्रहांवरची परिस्थिती ही सूर्यमालेच्या बाल्यावस्थेतील परिस्थितीसारखी असते. म्हणूनच पृथ्वीच्या आसपास वावरणारे हे ट्रोजन लघुग्रह सूर्यमालेच्या अभ्यासाच्या दृष्टीनं अतिशय उपयुक्त ठरणार आहेत. हे लघुग्रह पृथ्वीपासून फार दूर नसल्यानं, त्या लघुग्रहांपर्यंत पोचणं सोपं आहे. तसंच ते दीर्घ काळ पृथ्वीच्या आसपासच राहणार असल्यानं, त्यांचं निरीक्षण दीर्घकाळ करणं हेही शक्य आहे. इतकंच नाही, तर ते ज्या जागेवर आहेत, त्या ठिकाणी गुरुत्वाकर्षणाचा फारसा परिणाम नसतो. त्यामुळे या लघुग्रहांच्या जवळ जाऊन त्यांचं निरीक्षण करणाऱ्या अंतराळयानाला, त्या लघुग्रहापासून योग्य त्या अंतरावर राखण्यासाठी कमी इंधन लागणार आहे. परिणामी, या लघुग्रहांचा अभ्यास करणं हेसुद्धा सुलभ असणार आहे. या सर्व पार्श्वभूमीमुळे, पृथ्वीच्या या भावंडांना भेटायला भविष्यात अंतराळयानं पाठवली जातील हे नक्की!

संकलन – साहेबराव माने.
पुणे. 9028261973.