खगोलविदों को लंबे समय से संदेह था कि किसी ग्रह का द्रव्यमान और उसकी घूर्णन गति आपस में जुड़े हुए हैं। हमारे अपने सौर मंडल में, बृहस्पति और शनि उल्लेखनीय उदाहरण प्रस्तुत करते हैं। अपने विशाल आकार के बावजूद, दोनों लगभग 10 घंटे में एक पूर्ण चक्कर लगाते हैं और सौर मंडल की कुल घूर्णन ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा रखते हैं।

यह परीक्षण करने के लिए कि क्या यह संबंध हमारे ब्रह्मांडीय पड़ोस से परे भी फैला हुआ है, शोधकर्ताओं ने हवाई के मौनाकिया पर डब्ल्यू. एम. केक वेधशाला का उपयोग करके दूर के विशाल संसारों के एक बड़े नमूने का अध्ययन किया। उनके सर्वेक्षण में 32 गैस दानव और अन्य तारा प्रणालियों में भूरे बौने साथी शामिल थे, जिनमें बृहस्पति से बड़े 6 ग्रह और 25 भूरे बौने साथी शामिल थे।

अवलोकनों ने एक दिलचस्प प्रवृत्ति का खुलासा किया। जब द्रव्यमान, आकार और आयु जैसे कारकों पर विचार किया जाता है, तो विशाल गैस ग्रह अधिक विशाल भूरे बौनों की तुलना में तेज़ी से घूमते हैं। अपने विश्लेषण को मजबूत करने के लिए, शोधकर्ताओं ने अन्य अध्ययनों से पिछले घूर्णन मापों को भी शामिल किया, जिससे एक सावधानीपूर्वक चयनित डेटासेट तैयार हुआ जिसमें 43 तारकीय/उप-तारकीय साथी और विशाल ग्रह, साथ ही 54 मुक्त-तैरने वाले भूरे बौने और ग्रह-द्रव्यमान वस्तुएं शामिल थीं।

अंतरराष्ट्रीय टीम का नेतृत्व नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के सेंटर फॉर इंटरडिसिप्लिनरी एक्सप्लोरेशन एंड रिसर्च इन एस्ट्रोफिजिक्स (CIERA) के वैज्ञानिकों ने किया। सहयोगियों में यूसी सैन डिएगो में सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स एंड स्पेस साइंसेज (CASS), कैलटेक में डिवीजन ऑफ जियोलॉजिकल एंड प्लैनेटरी साइंसेज (GPS), डब्ल्यू. एम. केक वेधशाला, स्टीवर्ड वेधशाला, जेम्स सी. वायंट कॉलेज ऑफ ऑप्टिकल साइंसेज, नासा की जेट प्रोपल्शन प्रयोगशाला और कई अन्य संस्थानों के शोधकर्ता शामिल थे। उनके निष्कर्ष द एस्ट्रोनॉमिकल जर्नल में प्रकाशित हुए।

जांचे गए कई ग्रह अपने तारों की परिक्रमा दसियों से लेकर सैकड़ों खगोलीय इकाइयों (AU) की दूरी पर करते हैं, जो पृथ्वी और सूर्य के बीच की दूरी है। वैज्ञानिक अभी भी यह निर्धारित करने की कोशिश कर रहे हैं कि ये दूर के संसार कैसे बनते हैं। कुछ धीरे-धीरे युवा तारों के चारों ओर गैस और धूल की डिस्क के भीतर उभर सकते हैं, जबकि अन्य उस प्रक्रिया के समान बन सकते हैं जो स्वयं तारों का निर्माण करती है।

जांच करने के लिए, शोधकर्ताओं ने केक प्लैनेट इमेजर एंड कैरेक्टराइज़र (KPIC) का उपयोग किया, जो एक विशेष उपकरण है जो इन दूर के संसारों से सीधे आने वाले प्रकाश को अलग करने में सक्षम है। जैसे-जैसे कोई ग्रह घूमता है, उसके वायुमंडल में विशेषताएं उसके स्पेक्ट्रम में सूक्ष्म चौड़ीकरण का कारण बनती हैं। इन परिवर्तनों को मापकर, खगोलशास्त्री यह निर्धारित कर सकते हैं कि वस्तु कितनी तेज़ी से घूम रही है।

प्रमुख लेखक डिनो चिह-चुन सू, CIERA के एक शोधकर्ता, ने डब्ल्यू. एम. केक वेधशाला की एक प्रेस विज्ञप्ति में इन मापों के महत्व को समझाया: "घूर्णन एक ग्रह के निर्माण का जीवाश्म रिकॉर्ड है। यह मापकर कि ये संसार कितनी तेज़ी से घूमते हैं, हम उन भौतिक प्रक्रियाओं को एक साथ जोड़ना शुरू कर सकते हैं जिन्होंने उन्हें दसियों से लेकर सैकड़ों लाखों साल पहले आकार दिया। KPIC के साथ, हम इन छोटे संकेतों का पता लगा सकते हैं जो पास के अन्य तारों के चारों ओर एक ग्रह के घूर्णन को प्रकट करते हैं। हमारे परिणाम बताते हैं कि ग्रह का द्रव्यमान और ग्रह के द्रव्यमान और उसके तारे के द्रव्यमान के बीच का अनुपात दोनों प्रभावित करते हैं कि ग्रह अंततः कितनी तेज़ी से घूमता है। इससे हमें यह संकीर्ण करने में मदद मिलती है कि ये प्रणालियाँ कैसे बनती हैं।"

एक विशाल ग्रह एक बहुत बड़े पड़ोसी से तेज़ घूमता है

सबसे स्पष्ट उदाहरणों में से एक HR 8799 प्रणाली से आता है। वहाँ, बृहस्पति के द्रव्यमान का लगभग 7 गुना एक गैस दानव एक भूरे बौने साथी से छह गुना तेज़ घूमता है जो लगभग बृहस्पति के द्रव्यमान का 24 गुना है।

शोधकर्ताओं का मानना है कि अंतर वस्तुओं के इतिहास में प्रारंभिक चुंबकीय अंतःक्रियाओं से जुड़ा हो सकता है। एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र आसपास की ग्रह-परिक्रामी डिस्क के साथ अधिक तीव्रता से अंतःक्रिया कर सकता है, जिससे समय के साथ घूर्णन धीमा हो जाता है। इस मामले में, अधिक विशाल भूरे बौने ने अपने मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के कारण अपने मूल घूर्णन का अधिक हिस्सा खो दिया।

निष्कर्ष वैज्ञानिकों को न केवल दूर के ग्रहीय सिस्टम बल्कि हमारे अपने सौर मंडल की उत्पत्ति को भी बेहतर ढंग से समझने में मदद कर रहे हैं। सू ने कहा: "जिस तरह से कोणीय संवेग ग्रहों के बीच वितरित होता है, वह एक ग्रहीय प्रणाली की समग्र वास्तुकला को प्रभावित करता है।"