Notes-Marathi Medium-इयत्ता-आठवी – सामान्य विज्ञान-पाठ-19- ताऱ्यांची जीवनयात्रा-Maharashtra Board

दीर्घिका : अब्जावधी तारे, ताऱ्यांच्या ग्रहमालिका आणि ता्यांमधील रिकाम्या जागेत आढळणाऱ्या आंतरतारकीय मेघांचा समूह म्हणजे दीर्घिका होय. हे सगळे घटक गुरुत्वीय बलामुळे एकत्रित असतात.

• विश्व हे असंख्य दीर्घिकापासून बनलेले आहे. आकारानुसार दीर्घिकांचे चक्राकार, लंबगोलाकार व अनियमित आकाराच्या दीर्घिका असे तीन मुख्य प्रकार आढळतात.
• आपली सूर्यमाला अशाच एका चक्राकार दीर्घिकेत सामावलेली असून या दीर्घिकेस 'मंदाकिनी' हे नाव दिले आहे. या दीर्घिकेस आकाशगंगा असेही म्हणतात.

आपल्या सूर्यमालिकेतील घटक :

• सूर्य हा तारा.
• बुध, शुक्र, पृथ्वी, मंगळ, गुरु, शनी, युरेनस व नेपच्यून हे आठ ग्रह. या ग्रहांपैकी बुध, शुक्र, पृथ्वी आणि मंगळ हे दगड, माती व धातूंचे बनलेले आहेत; तर गुरु, शनी, युरेनस आणि नेपच्यून हे ग्रह वायूंचे बनलेले आहेत.
• ग्रहांभोवती परिभ्रमण करणारे नैसर्गिक उपग्रह.
• लघुग्रह : गुरु आणि मंगळ ग्रहांदरम्यान असंख्य लघुग्रह आहेत.
• धूळ, बर्फ आणि वायूंपासून बनलेले धूमकेतू.
• उल्काभ म्हणजे धूमकेतूंचे भरकटलेले तुकडे.

तारे व ग्रह यांतील प्रमुख फरक :

• ताऱ्यांच्या केंद्रस्थानी सतत आण्विक स्फोट होत असतात, त्यामुळे त्यांतून प्रचंड प्रमाणात
• उष्णता व प्रकाश बाहेर फेकला जातो. परिणामी तारे तळपतात. याउलट ग्रहांमधून कोणत्याही स्वरूपात प्रकाश बाहेर पडत नाही.
• तारे स्वयंप्रकाशी असतात, तर ग्रह परप्रकाशी असून ते ताऱ्यांपासून मिळालेला प्रकाश परावर्तित करतात.
• ग्रह ताऱ्यांभोवती परिभ्रमण करतात. त्यामुळे ग्रहांच्या स्थानात सतत बदल होतो.
• ग्रहांच्या तुलनेत तारे खूप मोठे असतात.
• तळपणारे तारे खूप दूर असल्याने चमकताना दिसतात. पृथ्वीच्या वातावरणामुळे तारे लुकलुकताना दिसतात.
• तारे हे हायड्रोजन, हेलिअम वा तत्सम हलक्या मूलद्रव्यांचे बनलेले असतात. याउलट ग्रह हे घन, द्रव वा वायू पदार्थांचे किंवा तिन्हीं मिळून बनलेले असतात.

ताऱ्यांचे गुणधर्म (Properties of stars) :

• रात्री आकाशात आपण सुमारे 4000 तारे आपल्या डोळ्यांनी पाहू शकतो.
• तारे हे तप्त वायूंचे प्रचंड गोल असतात.

सूर्याचे गुणधर्म :

• सूर्य हा आपल्याला सर्वांत जवळचा तारा आहे; म्हणून तो इतर ताऱ्यांपेक्षा मोठा दिसतो.
• सूर्यापेक्षा कमी किंवा अधिक वस्तुमान, आकार व तापमान असलेले अब्जावधी तारे आकाशात आहेत. या अब्जावधी ताऱ्यांच्या तुलनेत सूर्य हा एक सामान्य तारा आहे.
• सूर्याच्या वस्तुमानापैकी 72 टक्के भाग हायड्रोजन, 26 टक्के भाग हेलिअम आणि 2 टक्के भाग हेलिअमपेक्षा अधिक अणुक्रमांक असणाऱ्या मूलद्रव्यांच्या अणूंच्या रूपात आहे.
• सूर्याचे एकूण वस्तुमान : 2 x 10³⁰ kg (पृथ्वीच्या वस्तुमानाच्या सुमारे 3 लक्ष पट)
• सूर्याची त्रिज्या : 695700 km (पृथ्वीच्या त्रिज्येच्या सुमारे 100 पट)
• सूर्याच्या पृष्ठभागावरील तापमान : 5800 K सूर्याच्या केंद्रातील तापमान : 5 x 10⁷K
• सूर्याचे वय : 5 अब्ज वर्षे
• सूर्याच्या गेल्या 5 अब्ज वर्षांच्या जीवनकालात सूर्याचे गुणधर्म बदलले नाहीत, असा शास्त्रज्ञांनी निष्कर्ष काढला आहे.

ताऱ्यांची निर्मिती (Birth of stars) :

• दीर्घिकेतील तान्यांच्यामध्ये रिक्त जागांत ठिकठिकाणी वायू व धुळीचे प्रचंड मेघ असतात, त्यांना आंतरतारकीय मेघ म्हणतात. या मेघांचा आकार काही प्रकाशवर्षे असतो.
• विक्षोभामुळे हे मेघ आकुंचित होऊ लागतात, तेव्हा त्यांची घनता आणि तापमान वाढते व या मेघांमधून एक तप्त वायूचा गोल तयार होतो.
• वाढत्या घनतेमुळे आणि तापमानामुळे तेथे अणुकेंद्रकांच्या युतीने ऊर्जानिर्मिती सुरू होते. या ऊर्जेस अणुऊर्जा, तसेच केंद्रकीय ऊर्जा म्हणतात.
• या ऊर्जानिर्मितीमुळे वायूंचा हा गोल स्वयंप्रकाशित होतो, थोडक्यात ताऱ्याचा जन्म होतो, तारा निर्माण होतो.
• एका विशाल आंतरतारकीय मेघाच्या आकुंचनातून एकाच वेळेस अनेक/हजारो तारेही निर्माण होऊ शकतात.

ताऱ्याचे स्थेर्य :

• सर्व तारे दीर्घ कालावधीपर्यंत स्थिर राहतात. प्रत्येक ताऱ्यात दोन बले कार्यरत असतात : (1) गुरुत्वीय बल (ii) तप्त वायूच्या दाबाचे बल.
• गुरुत्वीय बल हे ताऱ्याच्या केंद्राच्या दिशेत कार्यरत असते व ते बल ताऱ्यातील वायूच्या कणांना एकत्र ठेवण्याचे काम करते.
• तप्त वायू प्रसरणशील असतो व तप्त वायूच्या दाबाचे बल ताऱ्यांमधील पदार्थाला सर्वत्र पसरवण्यास प्रयत्नशील असते. वायूचा हा दाब ताऱ्याच्या बाहेरील बाजूस म्हणजे केंद्राच्या विरुद्ध दिशेत कार्यरत असतो.
• गुरुत्वीय बल व तप्त वायूच्या दाबाचे बल यांत संतुलन राहिल्यास तारा स्थिर राहतो. मात्र, एक बल दुसऱ्या बलापेक्षा जास्त झाले तर जे बल अधिक प्रभावी असते त्यानुसार तारा आकुंचन किंवा प्रसरण पावतो.

ताऱ्यांची उत्क्रांती (Evolution of stars) :

ताऱ्याची उत्क्रांती म्हणजे काळाप्रमाणे ताऱ्याच्या गुणधर्मांत बदल होऊन त्याचे वेगवेगळ्या अवस्थांत रूपांतर होण्याची प्रक्रिया.

• सर्वसाधारणतः तारे दिर्घ कालावधीपर्यंत स्थिर राहत असले तरी ती स्थिती कायमची नसते. काळाप्रमाणे ताऱ्यांच्या गुणधर्मांत अतिशय संथ गतीने बदल होत असतात. (सूर्याच्या गुणधर्मात गेल्या5 अब्ज वर्षात काहीच बदल झालेला नाही)
• तारा सातत्याने ऊर्जा देत असल्याने त्यातील ऊर्जा सतत घटत असते, त्यामुळे गुरुत्वीय बल व वायूच्या दाबाचे बल यांत असंतुलन होण्याची शक्यता असते. ता्ऱ्याचे तापमान स्थिर राहिल्यास तारा स्थिर राहतो. त्यासाठी ताऱ्यांत सतत ऊर्जानिर्मिती होत राहणे आवश्यक असते.
• ताऱ्याच्या केंद्रातील इंधन जळत राहिल्याने ही ऊर्जानिर्मिती होत राहते. ताऱ्याच्या केंद्रातील इंधन जळणे व त्याचे परिणाम कमी होणे हेच ताऱ्याच्या उत्क्रांतीचे कारण आहे.
• केंद्रातील इंधन संपल्याने ऊर्जानिर्मिती संपुष्टात येते व ताऱ्यांचे तापमान कमी होऊ लागते. तापमान कमी झाल्याने वायूचा दाब कमी होतो, त्यामुळे गुरुत्वीय बल व वायूच्या दाबाचे बल यांतील संतुलन बिघडते.
• आता गुरुत्वीय बल वायूच्या दाबाच्या बलापेक्षा जास्त झाल्याने तारा आकुंचित होतो. मात्र या आकुंचित होण्यामुळेच ताऱ्यात दुसरे इंधन वापरात येते.
• उदाहरणार्थ, हायड्रोजन संपल्यावर हेलिअमच्या केंद्रकांची युती होऊ लागते. अशी एकामागून एक इंधने वापरली जातात. ही इंधने ताऱ्याच्या वस्तुमानावर अवलंबून असतात. ताऱ्याचे वस्तुमान जेवढे अधिक, तेवढी जास्त इंधने ताऱ्यात वापरली जातात.
• यादरम्यान ताऱ्यात आकुंचन-प्रसरण वा अन्य अनेक बदल घडून येतात.
• शक्य असलेली सर्व इंधने संपल्यावर ऊर्जानिर्मिती पूर्णपणे थांबते व ताऱ्याचे तापमान कमी होत जाऊन वायूच्या दाबाचे बल व गुरुत्वीय बल यांत समतोल राहत नाही. ताऱ्याची उत्क्रांती थांबते व तारा अंतिम स्थितीकडे जातो.

ताऱ्यांची अंतिम स्थिती (End stages of stars) :

• ताऱ्यामधून ऊर्जानिमिती थांबल्यावर वायूचा दाब कमी होतो, तारा आकुंचित होतो व त्याची घनता वाढत जाते.
• वायूची घनता खूप अधिक झाल्यावर त्यात काही असे दाब निर्माण होतात, जे तापमानावर अवलंबून असत नाहीत. त्यामुळे ऊर्जानिर्मिती पूर्ण थांबूनही आणि तापमान कमी होत गेल्यावरही हे दाब स्थिर राहतात, त्यामुळे ताऱ्याचे स्थैर्य कायम राहते, हीच ताऱ्याची अंतिम अवस्था ठरते.

ताऱ्याच्या मूळ वस्तुमानानुसार ताऱ्याच्या अंतिम अवस्थेचे तीन प्रकार :

(i) सूर्याच्या वस्तुमानाच्या 8 पटींहून कमी मूळ वस्तुमान असलेल्या ताऱ्यांची (M_star < 8M_Sun) अंतिम अवस्था :

• हे तारे उत्क्रांतीदरम्यान मोठ्या प्रमाणात प्रसरण पावतात व त्यांची त्रिज्या 100 ते 200 पटींनी वाढते. या अवस्थेत मोठ्या आकारामुळे व तापमान कमी झाल्याने हे तारे लालसर दिसत असल्याने अशा ताऱ्याला 'तांबडा राक्षसी तारा' म्हणतात.
• उत्क्रांतीच्या शेवटी या ताऱ्यांचा विस्फोट होतो व बाहेरील वायूंचे आवरण दूर फेकले जाते आणि आतील भाग आकुंचित होतो. या आतील भागाचा आकार साधारणपणे पृथ्वीएवढा असतो. मात्र वस्तुमान पृथ्वीपेक्षा खूप अधिक असल्याने घनता खूप वाढते.
• अशा स्थितीत ताऱ्यांतील इलेक्ट्रॉन्समुळे निर्माण झालेला दाब पमानावर अवलंबून नसतो व तो ताऱ्यांच्या गुरुत्वीय बलास अनंत काळापर्यंत संतुलित करण्यास पुरेसा असतो.
• या अवस्थेतील तारे आकाराने लहान असतात व श्वेत (पांढरे) दिसतात. म्हणून त्यांना 'श्वेत बटू' म्हणतात. या ताऱ्यांची ही अंतिम अवस्था असते.

सूर्याच्या वस्तुमानाच्या 8 ते 25 पट वस्तुमान (8 M_Sun < M_star < 25M_sun) असलेल्या ताऱ्यांची अंतिम अवस्था :

• हे तारे देखील 'तांबडा राक्षसी तारा' व नंतर 'महाराक्षसी तारा' या अवस्थांमधून जातात. महाराक्षसी अवस्थेत त्यांचा आकार 1000 पटींपर्यंत वाढू शकतो.
• त्यांच्या उत्क्रांतीच्या शेवटी होणारा महाविस्फोट खूप शक्तिशाली असतो व त्यातून प्रचंड प्रमाणात ऊर्जा बाहेर पडते. त्यामुळे हे तारे (पृथ्वीवरून) दिवसादेखील दिसू शकतात.
• महाविस्फोटानंतर असा तारा इतका आकुंचित होतो की त्याचा आकार केवळ 10 km च्या आसपास येतो. या अवस्थेतील तारे पूर्णपणे न्यूट्रॉनचे बनलेले असतात, म्हणून त्यांना न्यूट्रॉन तारे म्हणतात.
• न्यूट्रॉन्समुळे निर्माण होणारे बल गुरुत्वीय बलास अनंत कालापर्यंत (अतिशय दीर्घ कालावधीपर्यंत) संतुलित करू शकते. ही या ताऱ्यांची अंतिम अवस्था असते.

सूर्याच्या वस्तुमानाच्या 25 पटींहून अधिक वस्तुमान असलेल्या ताऱ्यांची (M_star > 25M_sun) अंतिम अवस्था :

• या ताऱ्याच्या महाविस्फोटानंतर कोणताच दाब गुरुत्वीय बलाशी समतोल राखू शकत नाही. त्यामुळे हे तारे सतत आकुंचित होत राहतात.
• त्यामुळे त्यांची घनता व त्यांचे गुरुत्वीय बल खूप अधिक वाढते. त्यामुळे या ताऱ्याजवळील सर्व वस्तू ताऱ्याकडे आकर्षित होतात व या ताऱ्यातून कोणतीही वस्तू, अगदी प्रकाशही, बाहेर पडू शकत नाही.
• तसेच अशा ताऱ्यावर पडणारा प्रकाश परावर्तित न होता, ताऱ्याच्या आत शोषला जातो. परिणामी हा तारा आपण पाहू शकत नाही. ताऱ्याच्या जागी फक्त अतिसूक्ष्म काळे छिद्र दिसते. ताऱ्याच्या या अंतिम स्थितीस कृष्णविवर म्हणतात.