Quantum imaging techniques could help find exoplanets

ऑस्ट्रेलिया और यूके में खगोलविदों ने दिखाया है कि कैसे दूरबीन छवियों का विश्लेषण करने के लिए क्वांटम परिकल्पना परीक्षण विधियों का उपयोग करके सीधे एक्सोप्लैनेट को देखा जा सकता है। मैक्वेरी विश्वविद्यालय में ज़िक्सिन हुआंग और शेफ़ील्ड विश्वविद्यालय में कॉस्मो लुपो ने दिखाया है कि तकनीकों का उपयोग एक तारा-ग्रह प्रणाली द्वारा उत्सर्जित प्रकाश और बिना ग्रहों वाले तारे के बीच भेदभाव करने के लिए किया जा सकता है।

अब तक, खगोलविदों ने लगभग 5000 एक्सोप्लैनेट की खोज की है, जो ऐसे ग्रह हैं जो सूर्य के अलावा अन्य सितारों की परिक्रमा करते हैं। इनमें से अधिकांश को परोक्ष रूप से देखा गया है: या तो तारों के धुंधलेपन को मापने के द्वारा जो तब होता है जब वे अपने साथी सितारों (पारगमन विधि) के सामने से गुजरते हैं; या उनके साथी सितारों के रेडियल वेग पर उनके प्रभाव से।

जबकि एक एक्सोप्लैनेट से परावर्तित प्रकाश का प्रत्यक्ष पता लगाना कभी-कभी किया जा सकता है - खासकर जब एक्सोप्लैनेट अपेक्षाकृत बड़ी कक्षा में होता है - एक एक्सोप्लैनेट सतह से बेहोश प्रकाश बहुत उज्जवल मेजबान स्टार से अंतर करना बेहद मुश्किल होता है। नतीजतन, सभी एक्सोप्लैनेट खोजों में से केवल 1.2% प्रत्यक्ष इमेजिंग के माध्यम से किए गए हैं।

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दो संभावित राज्य

अब, हुआंग और लुपो ने दिखाया है कि प्रत्यक्ष पहचान में सुधार के लिए क्वांटम इमेजिंग तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है। उनके मॉडल में, एक दूरबीन द्वारा उठाया गया प्रकाश दो संभावित अवस्थाओं में मौजूद हो सकता है: या तो एक तारे द्वारा अपने आप उत्सर्जित किया जा रहा है, या एक तारा-ग्रह प्रणाली द्वारा।

इस दूसरे मामले में, तारे के प्रकाश का एक छोटा अंश ग्रह से बिखरा हुआ है, जिससे छवि में प्रकाश का दूसरा स्रोत बनता है - एक ऐसा प्रभाव जो सामान्य रूप से अगोचर हो सकता है। बहरहाल, एक्सोप्लैनेट की उपस्थिति टेलीस्कोप द्वारा कैप्चर किए गए फोटॉनों के स्थानिक वितरण में एक अलग हस्ताक्षर बनाती है, जिससे छवि का ऑप्टिकल "द्रव्यमान का केंद्र" स्टार और एक्सोप्लैनेट के बीच स्थित होता है।

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शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि दो मौजूदा क्वांटम इमेजिंग तकनीकों का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है कि किसी छवि का ऑप्टिकल केंद्र किसी स्टार के केंद्र से मेल खाता है, या स्टार-ग्रह प्रणाली के द्रव्यमान का केंद्र। एक क्वांटम तकनीक इंटरफेरोमेट्री पर आधारित है और दूसरी में प्रकाश के ऑर्थोगोनल स्थानिक मोड के संदर्भ में छवि का वर्णन करना शामिल है।

तीन प्रमुख कारक

अपने विश्लेषण के माध्यम से, हुआंग और लुपो ने निर्धारित किया कि इन दो राज्यों के बीच भेदभाव करते समय त्रुटि की संभावना तीन प्रमुख कारकों पर निर्भर करती है: एक ग्रह और उसके तारे के बीच अलगाव; दो वस्तुओं के बीच चमक में अंतर; और दूरबीन द्वारा एकत्रित फोटॉनों की संख्या।