जेम्स वेब के डिजिटल जुड़वां से ग्रहों को देखना 15 गुना तक आसान हुआ

वेब के कैमरों ने ग्रह को पहले ही कैद कर लिया था। वह एक युवा निकटवर्ती तारे की छवियों के अंदर बैठा था, बची हुई तारों की रोशनी की धुंध के नीचे दबा हुआ था, और ऐसी छवियों को साफ करने का मानक तरीका उसे बाहर नहीं निकाल पाया। एक नई तकनीक जो जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप को सॉफ्टवेयर में फिर से बनाती है, और फिर उस आभासी प्रतिलिपि द्वारा अनुमानित चमक को घटाती है, ने अब उसे दृश्यमान बना दिया है।

लाभ बड़ा है। मौजूदा वेब अवलोकनों पर लागू, इस विधि ने मंद ग्रहों का पता लगाना दो से पंद्रह गुना आसान बना दिया, उस संदर्भ-तारा तकनीक की तुलना में जिस पर खगोलविद दो दशकों से निर्भर हैं, नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के रोड्रिगो फेरेर-चावेज़ (Rodrigo Ferrer-Chavez) के नेतृत्व में नेचर में प्रकाशित एक शोधपत्र के अनुसार। वेब के आर्काइव में पहले से ही ऐसे संसार हो सकते हैं जिन्हें किसी ने नहीं देखा है, और पृथ्वी के जुड़वा ग्रह की तस्वीर लेने के लिए बनाए जाने वाले भविष्य के टेलीस्कोपों को इतना असाधारण रूप से स्थिर होने की आवश्यकता नहीं हो सकती है।

बरामद किया गया ग्रह 51 एरिडानी b (51 Eridani b) है, जो लगभग 96 प्रकाश-वर्ष दूर एक युवा गैस दानव है जिसे जमीन-आधारित टेलीस्कोपों ने पहली बार लगभग एक दशक पहले फोटो खींचा था। नई बात तरंगदैर्ध्य है। FLIP (फ्लिप) नामक विधि, जो Physics-based Learning for Imaging Planets का संक्षिप्त रूप है, ने ग्रह को 4.3 माइक्रोन पर कैद किया, जहां इसके वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड दृढ़ता से अवशोषित होता है और जहां उसी वेब डेटा का पहले का विश्लेषण खाली हाथ आया था।

एक ग्रह खुली आंखों से कैसे छिप सकता है

शोधपत्र नोट करता है कि सबसे चमकीले युवा विशाल ग्रह भी निकट-अवरक्त प्रकाश में अपने तारों की तुलना में लगभग 100,000 गुना धुंधले होते हैं। एक को देखने के लिए, वेब का NIRCam कैमरा कोरोनाग्राफ का उपयोग करता है, एक मुखौटा जो तारे की डिस्क को अवरुद्ध करता है। कुछ प्रकाश अभी भी इसके चारों ओर से लीक होता है और एक धब्बेदार धुंध में फैल जाता है, और वह धुंध अक्सर उसके अंदर बैठे किसी भी ग्रह की तुलना में अधिक चमकीली होती है।

सामान्य समाधान घटाव है। खगोलविद एक दूसरे तारे की तस्वीर खींचते हैं, उस छवि को चकाचौंध के एक टेम्पलेट के रूप में मानते हैं और इसे लक्ष्य से घटा देते हैं। “पिछले 20 वर्षों से, खगोलविदों ने एक अलग तारे का अवलोकन करके और उसकी छवि को संदर्भ के रूप में उपयोग करके इस समस्या का समाधान किया है,” नॉर्थवेस्टर्न में भौतिकी और खगोल विज्ञान के सहायक प्रोफेसर और अध्ययन के सह-लेखक जेसन वांग (Jason Wang) ने कहा।

कमजोरी यह है कि टेलीस्कोप दो शॉट्स के बीच कभी भी पूरी तरह से स्थिर नहीं बैठता है। “छोटे तापीय परिवर्तन एक दर्पण को एक पिकोमीटर तक विस्तारित या संकुचित कर सकते हैं,” वांग ने कहा, यह जोड़ते हुए कि वेब के क्रायोकूलर में मोटर दर्पणों को कंपन कर सकते हैं। प्रत्येक परिवर्तन चकाचौंध पैटर्न को बदल देता है, इसलिए टेम्पलेट कभी भी पूरी तरह से मेल नहीं खाता है, और अवशेष एक मंद ग्रह को दफन कर सकता है।

उन्होंने यह कैसे किया

किसी दूसरे तारे से चकाचौंध उधार लेने के बजाय, FLIP इसकी गणना करता है। टीम ने STPSF से शुरुआत की, जो स्पेस टेलीस्कोप साइंस इंस्टीट्यूट द्वारा बनाए रखा गया वेब का मानक ऑप्टिकल मॉडल है, और इसे PyTorch में फिर से बनाया, जो तंत्रिका नेटवर्क को प्रशिक्षित करने के लिए डिज़ाइन की गई एक प्रोग्रामिंग लाइब्रेरी है। इसने पूरे मॉडल को डिफरेंशिएबल बना दिया: सॉफ्टवेयर यह पता लगा सकता है कि प्रत्येक पैरामीटर अंतिम छवि को कैसे प्रभावित करता है और उन सभी को एक साथ समायोजित कर सकता है।

मॉडल में मुक्त मापदंडों के चार समूह हैं। वे तारे की चमक और मुखौटे के पीछे उसकी सटीक स्थिति, मुखौटे से पहले प्रकाश की विकृतियां, इसके बाद की विकृतियां और प्रत्येक डिटेक्टर पिक्सेल की प्रतिक्रिया को कवर करते हैं। कुल मिलाकर ऑप्टिमाइज़ेशन लगभग दस लाख मापदंडों को ट्यून करता है, और एक रन एक एकल NVIDIA A30 ग्राफिक्स कार्ड पर लगभग 35 मिनट लेता है।

मॉडल को पहले एक संदर्भ तारे पर कैलिब्रेट किया जाता है, ताकि वह सही उत्तर के करीब से शुरू हो, और फिर बीच में टेलीस्कोप ने जो कुछ भी बदला है उसे अवशोषित करने के लिए विज्ञान की छवि पर ही ट्यून किया जाता है। “हमने उन्हीं कम्प्यूटेशनल टूल्स का उपयोग किया जिनका उपयोग शोधकर्ता AI मॉडल को प्रशिक्षित करने के लिए करते हैं, लेकिन हमने वास्तव में AI का उपयोग नहीं किया,” वांग ने कहा। “क्योंकि हम पहले से ही भौतिकी जानते हैं, हमें यह समझने के लिए AI की आवश्यकता नहीं है कि क्या हो रहा है।”

स्पष्ट जोखिम यह है कि एक लचीला मॉडल चकाचौंध के साथ-साथ ग्रह को मिटाना सीख सकता है। इससे बचने के लिए, टीम ने प्रत्येक छवि में नकली ग्रह लगाए और ट्रैक किया कि ऑप्टिमाइज़ेशन चलने पर वे कितनी स्पष्ट रूप से बाहर खड़े हुए, एक बार उनका सिग्नल चरम पर पहुंच गया या स्थिर हो गया तो इसे रोक दिया। वही लगाए गए ग्रह यह भी मापते हैं कि विधि कितना वास्तविक सिग्नल हटाती है।

पंद्रह गुना बेहतर, लेकिन हर जगह नहीं

टीम ने FLIP का परीक्षण तीन प्रकाशित वेब डेटासेट पर किया। दो लक्ष्य तारे ज्ञात ग्रहों के साथ, HIP 65426 और 51 एरिडानी। तीसरा, TYC 5899, का कोई ज्ञात साथी नहीं है और इसका अवलोकन इसके संदर्भ तारों के चार महीने बाद किया गया था, एक लंबा अंतराल जिसमें टेलीस्कोप के प्रकाशिकी में उल्लेखनीय रूप से बहाव आया।

HIP 65426 b पर, पहला एक्सोप्लैनेट जिसे वेब ने सीधे चित्रित किया, सिग्नल मानक विधि, जिसे KLIP के नाम से जाना जाता है, की तुलना में लगभग 1.6 गुना अधिक मजबूत आया। 51 एरिडानी b पर थोड़ी कम तरंगदैर्ध्य पर, यह 2.1 गुना अधिक मजबूत था। 4.3 माइक्रोन पर ग्रह 6.3 के सिग्नल-टू-शोर अनुपात के साथ दिखाई दिया, जो पांच-सिग्मा बार को पार कर गया, जहां मूल विश्लेषण को कुछ नहीं दिखा।

सबसे बड़ा सुधार TYC 5899, बहाव वाले डेटासेट पर आया। वहां, FLIP तारे से आधे आर्कसेकंड पर KLIP की तुलना में लगभग 15 गुना अधिक धुंधले ग्रहों का पता लगा सकता है, और एक आर्कसेकंड पर लगभग पांच गुना अधिक धुंधले का। एक आर्कसेकंड मोटे तौर पर लगभग पांच किलोमीटर दूर से देखे गए एक सिक्के की चौड़ाई के बराबर होता है।

यह मामला खोज के लिए सबसे अधिक मायने रखता है। कई वेब सर्वेक्षण अपने संदर्भ तारों के रूप में हफ्तों या महीनों अलग देखे गए अन्य लक्ष्यों का उपयोग करते हैं, और शोधपत्र इस तरह से लिए गए 100 से अधिक अवलोकनों की गणना करता है, जिसमें प्रोग्राम GO 5835 और SURVEY 6005 शामिल हैं। उन सभी को फिर से संसाधित किया जा सकता है।

तरंगदैर्ध्य भी मायने रखता है। कार्बन डाइऑक्साइड 4.3 माइक्रोन पर दृढ़ता से अवशोषित होता है, जो एक ग्रह को धुंधला करता है लेकिन यह प्रकट करता है कि इसका वातावरण भारी तत्वों में कितना समृद्ध है, और पृथ्वी का अपना वातावरण उस प्रकाश को अवरुद्ध करता है, इसलिए कोई भी जमीन-आधारित टेलीस्कोप इसे माप नहीं सकता है। पहले के काम ने सुझाव दिया था कि 51 एरिडानी b में अपने तारे के भारी तत्व हिस्सेदारी का लगभग पांच गुना है; नई छवि इसका परीक्षण करने का एक तरीका प्रदान करती है।

विधि क्या तय नहीं करती

FLIP ने कोई नया ग्रह खोजा नहीं। इसने जिन तीनों ग्रहों का पता लगाया, वे पहले से ज्ञात थे, और TYC 5899 डेटा में लगाए गए नकली ग्रह दिखाते हैं कि विधि क्या पा सकती है, न कि उसने क्या पाया है। पहली वास्तविक खोज, यदि कोई होती है, तो उसे स्वतंत्र जांच से बचना होगा।

यह विधि अपनी स्वयं की सीमा से भी कम है। एक आदर्श भौतिक मॉडल फोटॉन-शोर सीमा तक पहुंच जाएगा, जो प्रकाश के यादृच्छिक आगमन द्वारा निर्धारित फर्श है। FLIP इसके KLIP की तुलना में बहुत करीब पहुंचता है लेकिन किसी भी अवलोकन में इसे प्राप्त नहीं करता है। लेखक यह जोड़ते हैं कि उनका मॉडल अभी तक यह रिपोर्ट नहीं कर सकता है, त्रुटि पट्टियों के साथ, कि टेलीस्कोप वास्तव में कितना स्थानांतरित हुआ, और यह कि TYC 5899 क्षेत्र में एक चमकीला निकटवर्ती तारा विकृत रूप में घटाव से बच गया।

परीक्षणों में एक उपकरण, वेब का NIRCam, दो प्रकार के कोरोनाग्राफ और मुट्ठी भर फिल्टर शामिल हैं। जमीन-आधारित टेलीस्कोप, कहीं अधिक बड़े डेटा वॉल्यूम और देखने के लिए एक अशांत वातावरण के साथ, एक कठिन समस्या है जिससे FLIP ने अभी तक नहीं निपटा है।

भविष्य का टेलीस्कोप क्यों परवाह करता है

नासा का प्रस्तावित हैबिटेबल वर्ल्ड्स ऑब्ज़र्वेटरी सूर्य जैसे तारों के आसपास पृथ्वी जैसे ग्रहों की तस्वीर लेने के लिए है, जो अपने तारे से लगभग दस अरब गुना अधिक धुंधले हैं। आज के दृष्टिकोण के साथ, शोधपत्र कहता है, ऐसे टेलीस्कोप को अपने प्रकाशिकी को पिकोमीटर स्तर पर स्थिर रखना चाहिए, जो वेब से 100 से 1,000 गुना अधिक स्थिर है, और यह आवश्यकता मिशन की अधिकांश कठिनाई को बढ़ाती है।

यदि सॉफ्टवेयर इंजीनियरिंग से इसे दूर करने के बजाय बहाव को ठीक कर सकता है, तो उस बोझ का कुछ हिस्सा कम हो जाता है। “हम अन्य तारों के आसपास ऐसे किसी भी ग्रह के बारे में नहीं जानते जो हमारे अपने सौर मंडल के समान हों,” फेरेर-चावेज़ ने कहा। “ऐसा नहीं है कि वे मौजूद नहीं हैं। बात यह है कि हम उन्हें देख नहीं सकते।”

वेब और एक्सोप्लैनेट की इमेजिंग के बारे में सामान्य प्रश्न

जेम्स वेब टेलीस्कोप एक्सोप्लैनेट की तस्वीर कैसे खींचता है?

वेब अपने NIRCam और MIRI उपकरणों के अंदर एक मुखौटा, कोरोनाग्राफ के साथ एक तारे के प्रकाश को अवरुद्ध करता है, और फिर सॉफ्टवेयर में बची हुई चकाचौंध को हटा देता है। जो बचता है वह एक ग्रह को प्रकाश के एक धुंधले बिंदु के रूप में दिखा सकता है। यह युवा, गर्म विशाल ग्रहों के लिए सबसे अच्छा काम करता है जो अपने तारों से दूर हैं, जो अभी भी अवरक्त प्रकाश में चमकते हैं।

51 एरिडानी b क्या है?

यह तारे 51 एरिडानी की परिक्रमा करने वाला एक युवा गैस दानव है, जो पृथ्वी से लगभग 96 प्रकाश-वर्ष दूर एरिडानस तारामंडल में है। यह प्रणाली लगभग 20 मिलियन वर्ष पुरानी है, इसलिए ग्रह अभी भी अपने गठन से बची हुई गर्मी से चमकता है। इसकी खोज जेमिनी प्लैनेट इमेजर, एक जमीन-आधारित उपकरण के साथ की गई थी, और 2015 में घोषित की गई थी।

क्या FLIP ने कृत्रिम बुद्धिमत्ता का उपयोग किया?

प्रशिक्षित तंत्रिका नेटवर्क के अर्थ में नहीं। यह AI मॉडल को प्रशिक्षित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ऑप्टिमाइज़ेशन टूल्स उधार लेता है, जिसमें PyTorch लाइब्रेरी और Adam ऑप्टिमाइज़र शामिल हैं, लेकिन मॉडल स्वयं टेलीस्कोप की ज्ञात भौतिकी से बनाया गया है।

क्या इससे पृथ्वी जैसा ग्रह खोजने में मदद मिल सकती है?

सीधे तौर पर वेब के साथ नहीं, लेकिन यह भविष्य के टेलीस्कोपों को बनाना आसान बना सकता है। हैबिटेबल वर्ल्ड्स ऑब्ज़र्वेटरी, जिसे 2040 के दशक में लॉन्च करने की योजना है, को पृथ्वी के जुड़वा ग्रहों की इमेज करने के लिए अत्यधिक स्थिर होना चाहिए, और सॉफ्टवेयर जो अस्थिरताओं को ठीक करता है, लेखकों का तर्क है, उस आवश्यकता को शिथिल कर सकता है।

आगे क्या है

यह अध्ययन 4 नवंबर 2026 को नेचर में प्रकाशित हुआ था। टीम ग्रह की चमक को उस तरंगदैर्ध्य पर मापने और उसके वातावरण के विश्लेषण को फिर से करने के लिए नई 4.3-माइक्रोन डिटेक्शन का उपयोग करेगी, और FLIP को MIRI, वेब के मिड-इन्फ्रारेड उपकरण, और नासा के नैंसी ग्रेस रोमन स्पेस टेलीस्कोप तक विस्तारित करना चाहती है। गैया मिशन से विस्तृत कक्षाओं पर हजारों विशाल ग्रहों का पता चलने की उम्मीद है, एक तेज आंख के लिए लक्ष्यों की कोई कमी नहीं होगी।

संदर्भ: Ferrer-Chavez et al., “Imaging exoplanets below the telescope stability limit,” Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-11213-z

टैग: खगोल विज्ञान, James Webb Space Telescope, बाह्यग्रह, 51 Eridani b, NIRCam, Northwestern University