ताऱ्यांची जीवनयात्रा
आपली सूर्यमाला ही एका दीर्घिकत म्हणजेच आकाशगंगेत सामावलेली आहे. दीर्घिका हा अब्जावधी तारे, त्यांच्या ग्रहमालिका व ताऱ्यांमधील रिकाम्या जागेत आढळणाऱ्या आंतरतारकीय मेघांचा (interstellar clouds) समूह असतो. विश्व हे अशा असंख्य दीर्घिकांनी मिळून बनलेले आहे. या दीर्घिकांचे आकार व घडण वेगवेगळी असते. त्यांना आपण तीन मुख्य प्रकारांत विभागू शकतोः चक्राकार (spiral), लंबगोलाकार (elliptical) व अनियमित आकाराच्या (irregular) दीर्घिका. आपली दीर्घिका ही चक्राकार असून तिला मंदाकिनी हे नाव दिलेले आहे.
ताऱ्यांचे गुणधर्म (Properties of stars): रात्री आकाशात आपण
सुमारे 4000 तारे आपल्या डोळ्यांनी पाहू शकतो. सूर्य हा त्यातील एक सामान्य तारा आहे. सामान्य म्हणण्याचे कारण असे की तो आपल्यापासून सगळ्यांत निकट असल्यामुळे जरी आकाशातील इतर ताऱ्यांपेक्षा खूप मोठा दिसत असला तरीही वस्तुतः त्याच्यापेक्षा कमी किंवा अधिक वस्तुमान, आकार व तापमान असलेले अब्जावधी तारे आकाशात आहेत. तारे हे तप्त वायूचे प्रचंड गोल असतात.
ताऱ्यांची निर्मिती (Birth of stars):
पृथ्वीच्या गुणधर्मांचा सखोल अभ्यास करून शास्त्रज्ञांनी निष्कर्ष काढला आहे की सूर्याचे गुणधर्म त्याच्या जीवनकाळात म्हणजे गेली 4.5 अब्ज वर्षे बदलेले नाहीत. खगोलशास्त्रज्ञांच्या विश्लेषणानुसार ते गुणधर्म पुढील 4.5 अब्ज वर्षांनी हळूहळू बदलतील.
दीर्घिकांतील ताऱ्यांच्यामध्ये असलेल्या रिक्त जागांत ठिकठिकाणी वायू व धुळीचे प्रचंड मेघ सापडतात, ज्यांना आंतरतारकीय मेघ म्हणतात. आकृती 19.3 मध्ये हबल दुर्बिणीने टिपलेले अशा मेघांचे एक प्रकाशचित्र दाखवले आहे. मोठी अंतरे मोजण्यासाठी शास्त्रज्ञ प्रकाशवर्ष (light year) हे एकक वापरतात. एक प्रकाशवर्ष म्हणजे प्रकाशाने एका वर्षात पार केलेले अंतर. प्रकाशाचा वेग 3, 00, 000 km/s असल्याने एक प्रकाशवर्ष हे अंतर 9.5 x 10¹² km इतके असते. आंतरतारकीय मेघांचा आकार काही प्रकाश वर्षे इतका असतो. म्हणजे प्रकाशाला या मेघांच्या एका टोकापासून दुसऱ्यापर्यंत जाण्यास काही वर्षे लागतात. यावरून तुम्ही या मेघांच्या प्रचंड आकाराची कल्पना करू शकता.
एखाद्या विक्षोभामुळे (disturbance) हे आंतरतारकीय मेघ आकुंचित होऊ लागतात. या आकुंचनामुळे त्यांची घनता वाढत जाते व तसेच त्यांचे तापमानही वाढू लागते व त्यांमधून एक तप्त वायूचा गोल तयार होतो. त्याच्या केंद्रातील तापमान व घनता पुरेसे वाढल्यावर तेथे अणुऊर्जा (अणुकेंद्रकांच्या युतीने निर्माण झालेली ऊर्जा) निर्मिती सुरू होते. या ऊर्जा निर्मितीमुळे हा वायूचा गोल स्वयंप्रकाशित होतो म्हणजेच या प्रक्रियेतून एक तारा निर्माण होतो किंवा एका ताऱ्याचा जन्म होतो असे आपण म्हणू शकतो. सूर्यात ही ऊर्जा हायड्रोजनच्या केंद्रकांचे एकत्रिकरण होऊन हेलिअमचे केंद्रक तयार होणे या प्रक्रियेतून उत्पन्न होते म्हणजे सूर्याच्या केंद्रभागातील हायड्रोजन हा इंधनाचे कार्य करतो.
ताऱ्यांचे स्थैर्य : एखाद्या खोलीत एका कोपऱ्यात उदबत्त्ती
पेटवली असता तिचा सुगंध क्षणार्धात खोलीभर पसरतो. तसेच उकळणारे पाणी असलेल्या भांड्याचे झाकण काढल्यावर त्यातील वाफ बाहेर पडून सर्वत्र पसरते म्हणजे तप्त वायू सर्वदूर पसरतो. मग ताऱ्यांतील तप्त वायू अवकाशात का पसरत नाही ? तसेच सूर्याचे गुणधर्म गेली 4.5 अब्ज वर्षे स्थिर कसे राहिले आहेत ?
या प्रश्नांचे उत्तर गुरुत्वीय बल हे आहे. ताऱ्यांतील वायूच्या कणांमधील गुरुत्वीय बल हे या कणांना एकत्र ठेवण्याचे कार्य करते. वायूतील कणांना एकत्र आणण्यासाठी सतत प्रयत्नशील असलेले गुरुत्वीय बल व त्याविरुद्ध कार्यरत असलेला व ताऱ्यांच्या पदार्थाला सर्वत्र पसरवण्यासाठी सतत प्रयत्नशील असलेला ताऱ्यातील तप्त वायूचा दाब या दोन्हींत संतुलन असल्यास तारा स्थिर असतो.
ताऱ्यांची उत्क्रांती (Evolution of stars)
(ताऱ्याची उत्क्रांती म्हणजे काळाप्रमाणे ताऱ्याच्य गुणधर्मांत बदल होऊन त्याचे वेगवेगळ्या अवस्थांत रूपांतर होण्याची प्रक्रिया. आपण पाहिले की सूर्याच्या गुणधर्मात गेल्या 4.5 अब्ज वर्षात काहीच बदल झालेला नाही. ताऱ्याच्या जीवनातील अधिकांश काळात त्याची उत्क्रांती अतिशय संथ गतीने होत असते. तारे सातत्याने ऊर्जा देत असल्याने त्यांतील ऊर्जा सतत घटत असते.
(ताऱ्याचे स्थैर्य कायम राहण्यासाठी, म्हणजे वायूचा दाब व गुरुत्वीय बल यांत समतोल राहण्यासाठी ताऱ्याचे तापमान स्थिर राहणे आवश्यक असते व तापमान स्थिर राहण्यासाठी ताऱ्यात ऊर्जा निर्मिती होणे आवश्यक असते. ही ऊर्जा निर्मिती ताऱ्यांच्या केंद्रातील इंधन जळण्याने होते.
ताऱ्यांच्या उत्क्रांतीचे कारण त्यांच्या केंद्रातील इंधन जळणे व त्याचा साठा (quantity) कमी होणे हे आहे. केंद्रातील इंधन संपुष्टात आल्यावर ऊर्जा निर्मितीही संपुष्टात येते व ताऱ्याचे तापमान कमी होऊ लागते. तापमान कमी झाल्याने वायूचा दाबही कमी होतो व तो गुरुत्वीय बलाशी संतुलन राखू शकत नाही. गुरुत्वीय बल आता वायूच्या दाबापेक्षा अधिक असल्याने तारा आकुंचित होतो. यामुळे दुसरे इंधन वापरात येते, उदाहरणार्थ, केंद्रातील हायड्रोजन संपल्यावर
हेलिअमचे विलीनीकरण होऊ लागते व ऊर्जा निर्मिती पुन्हा सुरू होते. अशी एकामागून एक किती इंधने वापरली जातील हे ताऱ्याच्या वस्तुमानावर अवलंबून असते.
एखाद्या ताऱ्याचे वस्तुमान जितके अधिक तितकी अधिक इंधने वापरली जातात. या दरम्यान ताऱ्यात अनेक बदल घडून येतात. ताऱ्यामध्ये वेगवेगळ्या प्रक्रिया होत असल्याने काही वेळेस ताऱ्याचे आकुंचन, तर काही वेळा प्रसरण होते व तारा विभिन्न अवस्थांमधून जातो. शक्य असलेली सर्व इंधने संपल्यावर ऊर्जा निर्मिती संपूर्णपणे थांबते व ताऱ्याचे तापमान कमी होत जाते. यामुळे वायूचा दाब व गुरुत्वीय बलात समतोल राहू शकत नाही. ताऱ्यांची ही उत्क्रांती कशी थांबते व त्यांची अंतिम अवस्था काय असते हे आपण आता पाहूया.
ताऱ्यांची अंतिम स्थिती (End stages of stars) :
ताऱ्याचे वस्तुमान जितके अधिक तितक्या जलद गतीने त्याची उत्क्रांती होते. ताऱ्याच्या उत्क्रांतीत टप्प्याटप्प्याने येणाऱ्या अवस्था म्हणजेच ताऱ्याच्या उत्क्रांतीचा मार्ग हा देखील ताऱ्याच्या वस्तुमानावर अवलंबून असतो. ही उत्क्रांती कशी थांबते ?
आपण पाहिले की ताऱ्यांमधून होणारी ऊर्जा निर्मिती बंद झाल्यास तापमान कमी होत गेल्याने वायूचा दाब कमी होतो व तारा आकुंचित होऊन त्याची घनता वाढत जाते. वायूची घनता खूप अधिक झाल्यावर त्यात काही असे दाब निर्माण होतात जे तापमानावर अवलंबून असत नाहीत. अशा परिस्थितीत ऊर्जा निर्मिती संपूर्णपणे थांबल्यावरही व त्याचे तापमान कमी होत गेल्यावरही हे दाब स्थिर राहतात. यामुळे ताऱ्याचे स्थैर्य कायम राहू शकते व ती ताऱ्याची अंतिम अवस्था ठरते.