तारा निर्माण (तारे का जीवन चक्र): Star Formation (Life Cycle of a Star)

आकाशगंगाओं में तारा निर्माण (Star Formation in Galaxies)

• तारे   अधिकांश आकाशगंगाओं में फैले धूल और गैस के बादलों के भीतर पैदा होते हैं।
• इन बादलों के भीतर गहरी उथल-पुथल इतने बड़े पैमाने पर गांठों को जन्म देती है कि गैस और धूल अपने गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के तहत ढहना शुरू कर सकते हैं।
• जैसे ही बादल टूटता है, केंद्र का पदार्थ गर्म होने लगता है। प्रोटोस्टार के रूप में जाना जाने वाला   यह गर्म कोर ही एक दिन तारा बन जाता है।
  • यह सारी सामग्री किसी तारे के हिस्से के रूप में समाप्त नहीं होती – शेष धूल ग्रह, क्षुद्रग्रह , या धूमकेतु बन सकती है  या धूल के रूप में रह सकती है।
• तारों को  हाइड्रोजन के परमाणु संलयन द्वारा  उनके आंतरिक भाग में गहराई से हीलियम बनाने के लिए ईंधन दिया जाता है। तारे के केंद्रीय क्षेत्रों से ऊर्जा का बहिर्वाह तारे को अपने वजन के नीचे ढहने से बचाने के लिए आवश्यक दबाव प्रदान करता है, और वह ऊर्जा प्रदान करता है जिससे वह चमकता है।

उपरोक्त चित्रण   सूर्य जैसे तारों के लिए तारा निर्माण के छह चरणों को दर्शाता है।

• प्रक्रिया  (ए) से शुरू होती है,  जहां तारों के बीच की जगह में गैस और धूल (जिसे  इंटरस्टेलर माध्यम,  आईएसएम भी कहा जाता है) गैस की एक घनी गेंद में बदल जाती है जिसे  प्रीस्टेलर कोर (बी) कहा जाता  है जो अंततः सूर्य बन जाएगा।
• पतन के दौरान, कोर के चारों ओर एक डिस्क  (सी)  बनती है, जबकि ध्रुवों पर दो जेट उत्सर्जित होते हैं।
• कुछ बिंदु पर, तारा बढ़ना बंद कर देता है, लेकिन गैस अभी भी डिस्क पर गिरती है  (डी)।  कुछ लाख वर्षों के बाद यह प्रक्रिया भी रुक जाती है। तारा  अब पैदा हो चुका है (ई),  जबकि ग्रह बचे हुए पदार्थ से बन रहे हैं, जो अंततः एक सौर मंडल  (एफ) बन जाएगा।
  • एक सौर मंडल आमतौर पर निर्माण प्रक्रिया के बाद 10 अरब साल तक जीवित रहता है।

निहारिका (Nebula)

• निहारिका  अंतरिक्ष में गैस  (ज्यादातर  हाइड्रोजन  और  हीलियम ) और धूल का एक बादल है।
• निहारिकाएँ  तारों का जन्मस्थान हैं ।

प्रोटोस्टार (Protostar)

• एक प्रोटोस्टार एक तारे की तरह दिखता है, लेकिन  इसका कोर अभी तक इतना गर्म नहीं है कि परमाणु संलयन  हो सके ( परमाणु संलयन:  भारी मात्रा में ऊर्जा की मुक्ति के साथ  हीलियम परमाणु में 2 हाइड्रोजन परमाणुओं  का संलयन होता है  । परमाणु संलयन तभी होता है जब प्रारंभिक तापमान बहुत अधिक होता है  – कुछ मिलियन डिग्री सेल्सियस। यही कारण है कि इसे  प्राप्त करना और नियंत्रित करना कठिन है )।
• चमक विशेष रूप से प्रोटोस्टार के गर्म होने से आती है क्योंकि यह सिकुड़ता है (गुरुत्वाकर्षण के कारण)।
• प्रोटोस्टार आमतौर पर धूल से घिरे होते हैं, जो   उनके द्वारा उत्सर्जित  प्रकाश को अवरुद्ध कर देता है , इसलिए उन्हें दृश्यमान स्पेक्ट्रम में देखना मुश्किल होता है ।

टी वृषभ तारा (T Tauri star)

• एक बहुत युवा, हल्का तारा, 10 मिलियन वर्ष से भी कम पुराना, जो अभी भी गुरुत्वाकर्षण संकुचन से गुजर रहा है; यह प्रोटोस्टार और सूर्य जैसे कम द्रव्यमान वाले मुख्य अनुक्रम तारे के बीच एक मध्यवर्ती चरण का प्रतिनिधित्व करता है।

मुख्य अनुक्रम तारे (Main sequence stars)

• मुख्य अनुक्रम तारे वे तारे हैं जो   अपने कोर में हीलियम परमाणु बनाने के लिए हाइड्रोजन परमाणुओं का संलयन कर रहे हैं।
• ब्रह्मांड में अधिकांश तारे –   उनमें से लगभग 90 प्रतिशत – मुख्य अनुक्रम तारे हैं।
• सूर्य  एक मुख्य अनुक्रम तारा है ।
• अपने जीवन के अंत में, सूर्य जैसा तारा एक लाल दानव में बदल जाता है, एक ग्रह नीहारिका के रूप में अपनी बाहरी परतों को खोने से पहले और अंत में सिकुड़कर एक सफेद बौना बन जाता है ।

लाल बौना (Red dwarf)

• सबसे  कमज़ोर  (  सूर्य की चमक के 1/1000 से कम) मुख्य अनुक्रम सितारों को लाल बौना कहा  ^जाता है ।
• उनकी कम चमक के कारण, वे   नग्न आंखों से दिखाई नहीं देते हैं।
• वे सूर्य की तुलना में काफी छोटे हैं और उनकी सतह का तापमान लगभग 4000 ֯C है।
• कुछ अनुमानों के अनुसार, लाल बौने आकाशगंगा में तीन-चौथाई तारे बनाते हैं।
• प्रॉक्सिमा सेंटॉरी , सूर्य का निकटतम तारा, एक  लाल बौना है ।

लाल दानव (Red giant)

• लाल दानवों का व्यास  सूर्य से 10 से 100 गुना के बीच होता है ।
• वे बहुत चमकीले हैं, हालाँकि उनकी  सतह का तापमान सूर्य की तुलना में कम है ।
• विकास के बाद के चरणों में एक लाल दानव का निर्माण होता है क्योंकि इसके केंद्र में हाइड्रोजन ईंधन ख़त्म हो जाता है।
• यह अभी भी  गर्म, घने पतित हीलियम कोर के चारों ओर एक खोल में हाइड्रोजन को हीलियम में संलयन करता है ।
• चूँकि कोर के चारों ओर की परत में बड़ा आयतन होता है, इसलिए  कोर के चारों ओर हाइड्रोजन से हीलियम का संलयन  कहीं अधिक ऊर्जा छोड़ता है और गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध बहुत अधिक दबाव डालता है और तारे के आयतन का विस्तार करता है।
• लाल दानव इतने गर्म होते हैं कि वे  अपने मूल में मौजूद हीलियम को कार्बन जैसे भारी तत्वों में बदल देते हैं ।
• लेकिन अधिकांश तारे इतने बड़े नहीं हैं कि भारी तत्वों को जलाने के लिए आवश्यक दबाव और गर्मी पैदा कर सकें, इसलिए संलयन और गर्मी का उत्पादन बंद हो जाता है।

पतित पदार्थ (Degenerate matter)

• किसी तारे के कोर में संलयन से गर्मी और बाहरी दबाव पैदा होता है, लेकिन इस दबाव को तारे के द्रव्यमान से उत्पन्न गुरुत्वाकर्षण के आंतरिक दबाव द्वारा संतुलित रखा जाता है (गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान का एक उत्पाद है)।
• जब ईंधन के रूप में उपयोग किया जाने वाला हाइड्रोजन गायब हो जाता है, और संलयन धीमा हो जाता है, तो गुरुत्वाकर्षण के कारण तारा अपने आप ढह जाता है। इससे एक पतित तारा बनता है।
• महान घनत्व (पतित तारा) केवल तभी संभव है जब इलेक्ट्रॉनों को उनके नियमित कोश से विस्थापित किया जाता है और नाभिक के करीब धकेल दिया जाता है, जिससे परमाणु कम जगह लेते हैं । इस अवस्था में पदार्थ को ‘विकृत पदार्थ’ कहा जाता है।

लाल महादानव (Red Supergiant)

• जैसे ही लाल विशाल तारा संघनित होता है, यह और भी अधिक गर्म हो जाता है, जिससे इसकी बची हुई हाइड्रोजन जल जाती है और तारे की बाहरी परतें बाहर की ओर फैलने लगती हैं।
• इस अवस्था में तारा एक विशाल लाल दानव बन जाता है। एक बहुत बड़े लाल दानव को अक्सर रेड सुपरजायंट कहा जाता है ।

ग्रह नीहारिका (Planetary Nebula)

• ग्रहीय नीहारिका गैस और धूल की एक बाहरी परत है (इसमें कोई ग्रह शामिल नहीं है!) जो तारे के  लाल दानव से सफेद बौने में बदलने पर नष्ट हो जाते हैं ।
• अपने जीवनकाल के अंत में, सूर्य एक लाल दानव में बदल जाएगा, जो  शुक्र की कक्षा से परे फैल जाएगा । जैसे ही यह अपने ईंधन के माध्यम से जलता है, यह अंततः गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में ढह जाएगा।
• बाहरी परतों को गैस के एक खोल में फेंक दिया जाएगा जो अंतरिक्ष की विशालता में फैलने से पहले कुछ दसियों हज़ार वर्षों तक टिकेगा।

सफ़ेद बौना (White dwarf)

• सफ़ेद बौना बहुत छोटा, गर्म तारा है, जो  सूर्य जैसे तारे के जीवन चक्र का अंतिम चरण है ।
• सफेद बौने सामान्य तारों के अवशेष हैं, जिनकी  परमाणु ऊर्जा आपूर्ति समाप्त हो चुकी है ।
• सफ़ेद बौने में  गुरुत्वाकर्षण प्रभाव के कारण बहुत अधिक घनत्व  वाला  अपक्षयी पदार्थ होता  है, यानी एक चम्मच का द्रव्यमान कई टन होता है।

नया तारा

•  नोवे एक  द्विआधारी प्रणाली में एक सफेद बौने की सतह पर होते हैं  ।
• यदि सिस्टम के दो तारे एक-दूसरे के पर्याप्त करीब हैं, तो सामग्री (हाइड्रोजन) को साथी तारे की सतह से सफेद बौने पर खींचा जा सकता है।
• जब सफ़ेद बौने की सतह पर पर्याप्त सामग्री जमा हो जाती है, तो यह  सफ़ेद बौने पर परमाणु संलयन को ट्रिगर करता है  जिससे   तारे की अचानक चमक बढ़ जाती है ।

सुपरनोवा (Supernova)

• सुपरनोवा  किसी तारे की विस्फोटक मृत्यु है  और अक्सर इसके परिणामस्वरूप तारा थोड़े समय के लिए 100 मिलियन सूर्यों की चमक प्राप्त कर लेता है।
• विकिरण का अत्यंत चमकदार विस्फोट किसी तारे के अधिकांश या सभी पदार्थों को बड़े वेग से बाहर निकाल देता है, जिससे   आसपास के अंतरतारकीय माध्यम में एक शॉक तरंग उत्पन्न हो जाती है।
• ये  आघात तरंगें संक्षेपण को ट्रिगर करती हैं जो एक नीहारिका के रूप में एक नए तारे के जन्म का मार्ग प्रशस्त करती है  – यदि किसी तारे को जन्म लेना है, तो एक तारे को मरना होगा!
• प्राथमिक ब्रह्मांडीय किरणों का एक बड़ा हिस्सा सुपरनोवा से आता है ।

सुपरनोवा को दो तरीकों में से एक में ट्रिगर किया जा सकता है:

टाइप I सुपरनोवा या टाइप Ia सुपरनोवा (एक-ए के रूप में पढ़ें)

•  यह तब होता है जब एक  द्विआधारी प्रणाली में एक पतित सफेद बौने की सतह पर परमाणु संलयन का अचानक पुनः प्रज्वलन होता है  ।
• एक पतित सफेद बौना अपने मूल तापमान को बढ़ाने, कार्बन संलयन को प्रज्वलित करने और  भगोड़े परमाणु संलयन को ट्रिगर करने के लिए एक साथी तारे से पर्याप्त सामग्री जमा कर सकता है  ,  जिससे तारे को पूरी तरह से बाधित किया जा सकता है ।

नोवा और टाइप I सुपरनोवा के बीच अंतर (The difference between Nova and Type I supernova)

टाइप II सुपरनोवा (Type II supernova)

• टाइप II सुपरनोवा  एक सुपरनोवा है जो   एक  विशाल  तारे (ज्यादातर लोहे से बना) के कोर के गुरुत्वाकर्षण पतन से होता है। जैसे  लाल महादानव का सुपरनोवा ।

सुपरनोवा का महत्व: नए तत्वों का निर्माण और फैलाव

• जब किसी तारे के कोर में हाइड्रोजन ख़त्म हो जाती है, तो तारा ख़त्म होने लगता है। मरता हुआ तारा एक लाल दानव में फैल जाता है, और यह अब   हीलियम परमाणुओं को संलयन करके कार्बन का निर्माण करना शुरू कर देता है।
• अधिक विशाल तारे परमाणु जलने की एक और श्रृंखला शुरू करते हैं। इन चरणों में बनने वाले तत्व  ऑक्सीजन से लेकर लोहे  तक  होते हैं ।
• सुपरनोवा के दौरान, तारा बहुत बड़ी मात्रा में ऊर्जा के साथ-साथ न्यूट्रॉन भी छोड़ता है, जिससे यूरेनियम  और  सोना जैसे लोहे से भी भारी तत्व   उत्पन्न होते हैं।
• सुपरनोवा विस्फोट में, ये सभी तत्व अंतरिक्ष में निष्कासित हो जाते हैं, और इस पदार्थ से नए सितारों का जन्म होता है (ब्रह्मांड में पदार्थ का पुनर्चक्रण!)।

काला बौना (Black dwarf)

• तारकीय विकास का अंतिम चरण एक काला बौना है।
• एक काला बौना एक सफेद बौना होता है जो पर्याप्त रूप से ठंडा हो चुका होता है और अब महत्वपूर्ण गर्मी या प्रकाश उत्सर्जित नहीं करता है।
• चूँकि एक सफ़ेद बौने को इस अवस्था तक पहुँचने के लिए आवश्यक समय  ब्रह्मांड की वर्तमान आयु  (13.8 बिलियन वर्ष) से ​​अधिक माना जाता है, इसलिए  अभी तक ब्रह्मांड में किसी भी काले बौने के अस्तित्व में होने की उम्मीद नहीं है ।

भूरे बौने (Brown Dwarfs)

• भूरे बौने वे पिंड हैं जो  ग्रह कहलाने के लिए बहुत बड़े हैं और तारे कहलाने के लिए बहुत छोटे हैं ।
• ऐसा माना जाता है कि भूरे बौने उसी तरह बनते हैं जैसे तारे बनते हैं – गैस और धूल के ढहते बादल से।
• हालाँकि, जैसे ही बादल ढहते हैं, कोर  परमाणु संलयन को गति देने के लिए पर्याप्त सघन नहीं होता है ।

न्यूट्रॉन तारे (Neutron stars)

• ये तारे मुख्य रूप से न्यूट्रॉन से बने होते हैं और सुपरनोवा के बाद उत्पन्न होते हैं, जिससे  प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों को मिलकर न्यूट्रॉन स्टार का निर्माण होता है ।
• न्यूट्रॉन तारे  बहुत घने होते हैं । (सूर्य के तीन गुना द्रव्यमान को मात्र 20 किमी व्यास वाले गोले में समाया जा सकता है)।
• यदि इसका द्रव्यमान अधिक है, तो इसका गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत होगा कि यह  ब्लैक होल बनने के लिए और सिकुड़ जाएगा ।

ब्लैक होल्स (Black holes)

•  माना जाता है कि ब्लैक होल अपने जीवनकाल के अंत में विशाल तारों से बनते हैं  ।
• ब्लैक होल में गुरुत्वाकर्षण खिंचाव इतना अधिक होता है कि  कुछ भी इससे बच नहीं सकता, यहाँ तक कि प्रकाश भी नहीं ।
• ब्लैक होल में पदार्थ का घनत्व मापा नहीं जा सकता (अनंत!)।
• ब्लैक होल  अपने आस-पास के स्थान को विकृत कर देते हैं  और तारों सहित पड़ोसी पदार्थ को अपने अंदर खींच सकते हैं।
• गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग : ब्लैक होल जैसी किसी विशाल वस्तु के चारों ओर प्रकाश मुड़ जाता है, जिससे यह उसके पीछे मौजूद चीजों के लिए लेंस के रूप में कार्य करता है।

आकाशगंगा (Galaxy)

• आकाशगंगा गैस और धूल सहित लाखों या अरबों तारों की एक प्रणाली है, जो गुरुत्वाकर्षण आकर्षण द्वारा एक साथ बंधी होती है। वे  ब्रह्मांड के प्रमुख निर्माण खंड हैं ।
• सबसे छोटी आकाशगंगाओं में लगभग 100,000 तारे हैं, जबकि सबसे बड़ी में 3000 अरब तारे हैं।

अरबों आकाशगंगाओं में से, दो मूल प्रकारों की पहचान की गई है:

• नियमित आकाशगंगाएँ, और
• अनियमित आकाशगंगाएँ.

नियमित आकाशगंगाएँ

अनियमित आकाशगंगाएँ

• अनियमित आकाशगंगाएँ सभी आकाशगंगाओं का लगभग दसवां हिस्सा होती हैं।
• अनियमित आकाशगंगाओं के तारे आम तौर पर  बहुत पुराने होते हैं ।

हमारी आकाशगंगा (आकाशगंगा)

• आकाशगंगा वह आकाशगंगा है जो हमारे सौर मंडल की मेजबानी करती है। इसका आकार एक चपटी डिस्क जैसा होता है जिसमें केंद्रीय उभार होता है।
• इसका व्यास  1,50,000 से 2,00,000 प्रकाश-वर्ष के बीच है ।
• नाभिक में, मोटाई  10,000 प्रकाश वर्ष तक पहुंचती है , जबकि डिस्क में यह 500-2,000 प्रकाश वर्ष मोटी होती है।
• इसमें 100-400 अरब तारे होने का अनुमान है  ।
• अंदर के तारे बाहर के तारों की तुलना में तेजी से यात्रा करते हैं।
• सौर मंडल  मिल्की वे आकाशगंगा के केंद्र से 26,000 प्रकाश वर्ष  (केंद्र से लगभग एक तिहाई) दूर ओरियन आर्म में स्थित है।
• सूर्य लगभग हर 220 मिलियन वर्ष में आकाशगंगा का एक चक्कर पूरा करता है  ।
• सौर मंडल 285 किमी प्रति सेकंड की गति से आकाशगंगा के चारों ओर घूमता है  ।
• एंड्रोमेडा   गैलेक्सी हमारी सबसे निकटतम आकाशगंगा (सर्पिल) है – जो 2 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर है ।