विश्व हे जणू अनंत रहस्यांचे भांडारच आहे. असे असले तरी त्यांच्यातील नियमबद्धता, सूत्रबद्धता तसूभरही कमी होत नाही. हे सर्व नियम निसर्गाने आखून दिलेले असतात. निसर्गाच्या या अनंत पसाऱ्यामधला ‘मानव’ हा एक सामान्य जीव. पण त्याच्या अंतरात वास करणारे विश्वाविषयीचे कुतूहल त्याला शांत बसू देत नाही. याच मानवाला निसर्गाने एक अद्भुत देणगी दिली ती म्हणजे ‘मेंदू’. आज मानवी मेंदूने आपल्या अतुल्य जिद्दीच्या बळावर आणि विज्ञान तंत्रज्ञानाच्या जोरावर विश्वातील अनेक घटनांचे गूढ उकलले आहे. विश्व जितके अथांग आहे, मानवाची ध्येयशक्तीही तितकीच उत्तुंग आहे. म्हणूनच तर रात्रीच्या वेळी आकाशात लुकलुकणाऱ्या आणि मनाला सुखद अनुभव देणाऱ्या ताऱ्यांचे जीवन, त्यांचे अंतरंग आपण जाणू शकलो.
जन्म आणि मृत्यू या घटना जशा आपल्याशी निगडित आहेत तशाच त्या ताऱ्यांशीसुद्धा निगडित आहेत हे काहीच लोकांना माहीत असेल. या विश्वातील प्रत्येक वस्तू नाशवंत आहे. उदय, स्थिती आणि लय हा निसर्गाचा नियम आहे. अर्थात तारेही त्याला अपवाद नाहीत. म्हणजेच आकाशात आज दिमाखात चमकणाऱ्या प्रत्येक ताऱ्याचा मृत्यू अटळ आहे. कारण निसर्गाच्या नियमांपुढे दया नसते.
फोटो स्त्रोत : गुगल
ताऱ्यांचा जन्म-
ताऱ्यांचा जन्म अवकाशाच्या विराट पोकळीत, धुलीकण आणि वायू यांच्या प्रचंड आकाराच्या मेघात होतो. त्या मेघांना ‘तेजोमेघ’ (Nebula) असे म्हणतात. तेजोमेघाची घनता (१ चा घातांक १०) अणू प्रतिघन सें.मी. इतकी विरळ असते. (आपण श्वास घेत असलेल्या हवेची घनता (१० चा घातांक १९) अणू प्रतिघन सें.मी. इतकी आहे. मृग नक्षत्रामध्ये सरळ रेषेत दिसणाऱ्या तीन ताऱ्यांच्या थोडेसे खाली असाच एक ‘ओरायन नेब्यूला’ आपणास दिसेल.
तेजोमेघातील हे कण गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमानुसार परस्परांना आकर्षित करतात व चिकटू लागतात. हळूहळू त्यांचा आकार वाढू लागतो आणि परिणामी वस्तुमानही! मात्र एका ठरावीक मर्यादेनंतर ते मेघांना पेलेनासे होतात आणि गाभ्याकडे ढासळू लागतात. गाभ्याची घनता वाढते. ‘ऊर्जा अक्षयतेच्या’ नियमानुसार गुरुत्वीय बलाचे (Gravitational Force) रूपांतर उष्मीय ऊर्जेत (Thermal Energy) होते. गाभा अधिकाधिक तापू लागतो आणि ‘आदितारा’ (Protostar) जन्माला येतो. ‘आदितारा’ ही ताऱ्याची प्राथमिक अवस्था होय. या अवस्थेपर्यंत पोहोचण्यासाठी आपल्या सूर्याला तब्बल तीन कोटी वर्षे लागली. आपल्यासाठी जरी हा काळ प्रचंड असला तरी ताऱ्यांच्या एकंदरीत जीवनमानाच्या तुलनेत कमीच आहे. आदिताऱ्यांचे तापमान खूपच कमी असते. ते अवरक्त किरणे (Infrared Rays) उत्सर्जित करू शकतात. मात्र प्रकाश (light) उत्सर्जित करण्याची क्षमता अजून त्यांना प्राप्त झालेली नसते. त्यामुळे ते दिसत नाहीत. त्यांना शोधण्यासाठी भिंगांची उपकरणे न वापरता ‘अवरक्त व रेडिओ’ खगोलशास्त्राचा आधार घ्यावा लागतो. तेजोमेघातील सर्व कण एकाच आदिताऱ्यात समाविष्ट होऊ शकत नाहीत. त्यामुळे त्यांचा समूहच तयार होतो. अशा समूहांना नंतर तारकासमूह (Star Cluster) या नावाने संबोधले जाते.
ताऱ्याची ऊर्जानिर्मिती-
ताऱ्याची ऊर्जानिर्मिती ही त्याच्या गाभ्यामध्ये होत असते. ज्यावेळी आदिताऱ्याच्या गाभ्याचे तापमान वाढत जाऊन १० दशलक्ष केल्विन इतके होते, त्यावेळी गाभा प्रचंड वेगाच्या मुक्त इलेक्ट्रॉनचा समुद्रच बनतो. अणुकेंद्र संमीलनाच्या (Nuclear Fusion) क्रियेद्वारे हायड्रोजनचे ज्वलन सुरू होते. संमीलनाच्या या प्रक्रियेमध्ये हायड्रोजनचे चार अणू एकत्र येऊन त्यांच्यापासून ‘हेलियम’चा एक अणू तयार होतो. वस्तुत: हायड्रोजनच्या चार अणूंचे वस्तुमान व तयार होणाऱ्या एका हेलियम अणूचे वस्तुमान सारखे असायला हवे. मात्र त्यांच्या वस्तुमानांमध्ये किंचितसा (०.७० टक्के) फरक राहतो. वस्तुमानांमधला तो फरक कुठेही लोप पावत नाही, तर आइन्स्टाइनच्या E=mc2 या सूत्रानुसार त्याचे ऊर्जेत रूपांतर होते. प्रत्येक क्रियेमध्ये (०.४३७१० चा घातांक -११) ज्यूल इतकी ऊर्जा तयार होते. ताऱ्याला त्याची स्थिरावस्था टिकवून ठेवण्यासाठी सेकंदाला जवळपास (१० चा घातांक ३८) संमीलनाच्या क्रिया करणे आवश्यक असते. त्यातून सेकंदाला ५ दशलक्ष टन इतक्या वस्तुमानाचे रूपांतर होऊन सुमारे (४.५ X १० चा घातांक २३) ज्यूल इतकी ऊर्जा अवकाशात फेकली जाते. ही ऊर्जा प्रकाश व उष्णता यांच्या स्वरूपात असते. जसा प्रकाश बाहेर पडू लागतो, तसा आदितारा दृश्यमान होऊ लागतो. यालाच ताऱ्याचा जन्म झाला असे म्हणतात. वास्तविक ताऱ्याच्या जन्माची प्रक्रिया कित्येक वर्षांपूर्वी तेजोमेघात सुरू झालेली असते. मात्र अणुकेंद्र संमीलनातून प्रकाशाच्या उत्सर्जनाने तारा प्रथमच दिसू लागतो.
अणुकेंद्र संमीलनाची ही प्रक्रिया शृंखलाबद्ध असते. एका मूलद्रव्याचे ज्वलन होऊन त्यातून ऊर्जा आणि शृंखलेतील पुढचे मूलद्रव्य तयार होते.
तारा कसा स्थिरावतो?
तारा म्हणजे गुरुत्वाकर्षण व दाब यांच्या द्वंद्वयुद्धात सापडलेला वायूचा गोळा असतो. ताऱ्याचे वस्तुमान प्रचंड असते. प्रचंड वस्तुमानामुळे निर्माण होणारे गुरुत्वीय बलही प्रचंड असते. त्यामुळे ताऱ्याचे संपूर्ण वस्तुमान एका छोटय़ा गोलामध्ये आकुंचन पावू शकते. मात्र तसे होत नाही. निसर्गाने प्रत्येकाला स्थिर होण्यासाठी काही ना काही तरतूद केली आहे. ताऱ्याचे हे प्रचंड गुरुत्वाकर्षण, उष्णतेमुळे निर्माण होणाऱ्या उष्मीय दाबामुळे संतुलित केले जाते. गुरुत्वाकर्षण ताऱ्याला आतल्या बाजूने खेचत असते, तर दाब बाहेरच्या बाजूने ढकलत असतो. ही दोन्ही बले परस्परांना संतुलित करतात व तारा स्थिरावतो. ताऱ्याच्या या स्थितीला हायड्रोस्टॅटिक इक्विलिब्रीयम असे म्हणतात. तारा आपले बरेचसे जीवन या स्थितीत व्यतीत करतो. हा त्याचा ‘मेन सिक्वेन्स’ काळ होय. तिथून पुढे सुरू होतो तो त्याचा अंतकाळ.
ताऱ्यांचा शेवट
ताऱ्याला सुरुवातीला ऊर्जानिर्मितीसाठी आवश्यक इंधन म्हणजे हायड्रोजन. अणुकेंद्र संमीलनात हा हायड्रोजन वापरल्याने त्यांची उपलब्ध संख्या घटत जाते. ताऱ्याला बाहेरच्या बाजूने ढकलणारा उष्मीय दाब गुरुत्वाकर्षणाच्या तुलनेत कमकुवत होतो आणि गाभा आकुंचन पावू लागतो. या आकुंचनामुळे गाभ्याची घनता वाढते. परिणामी तापमान आणि ज्वलनप्रक्रियेचा वेगही! तारा अधिकाधिक तेजस्वी दिसू लागतो. यात आवश्यकतेपेक्षा जास्त ऊर्जा निर्माण होते आणि ताऱ्याच्या बाहेरील बाजूच्या थरांना ताऱ्यापासून विलग होण्यास भाग पाडते. यालाच तारा सुजणे किंवा फुगणे असे म्हणतात.
जेव्हा ताऱ्याच्या अंतर्भागातील हायड्रोजन पूर्णपणे संपुष्टात येतो व ऊर्जानिर्मिती थांबते तेव्हा त्याच्यावर कार्य करणारे गुरुत्वीय बल इतके प्रभावी बनते की, तारा स्वत:ला आकुंचन होण्यापासून रोखू शकत नाही. एकीकडे तारा बाहेरील बाजूने फुगत असतो, तर दुसरीकडे गाभ्याचे आकुंचन होत असते. गाभ्यात आता फक्त तयार झालेला हेलियम असतो. गुरुत्वीय बलाचे रूपांतर पुन्हा उष्णतेत होते आणि गाभ्याला तापविते. यामुळे ताऱ्यात आवश्यकतेपेक्षा खूपच अधिक ऊर्जा तयार होते आणि एक प्रकारचा ऊर्जेचा पूरच वाहू लागतो. ही ऊर्जा अवकाशात फेकली जाते व जाता जाता बाहेरील अधिकाधिक थरांना विलग करते.
गाभ्याचे तापमान जेव्हा सुमारे १० कोटी केल्विन होते तेव्हा हेलियमच्या ज्वलनास प्रारंभ होतो आणि ताऱ्याला ऊर्जानिर्मितीचा दुसरा स्रोत मिळतो. या क्रियेस ट्रिपल अल्फा प्रोसेस असे म्हणतात. यात कार्बन तयार होतो व प्रचंड ऊर्जा मुक्त होते. गाभ्याचे आकुंचन चालूच राहते. काही वर्षांनी तापमान इतके उच्च होते की, हेलियमच्या गाभ्याचा स्फोट होतो. हा स्फोट काही कालावधीकरिता व प्रचंड असला तरी तो ताऱ्याला पूर्णपणे उद्ध्वस्त करू शकत नाही.
श्वेतबटू, न्यूट्रॉन तारा की कृष्णविवर
ताऱ्याचा शेवट श्वेतबटूत होणार, न्यूट्रॉन ताऱ्यात होणार की, कृष्णविवरात होणार हे स्फोटानंतर शिल्लक राहिलेल्या त्याच्या वस्तुमानावर अवलंबून असते. ज्या ताऱ्यांचे वस्तुमान सूर्याच्या वस्तुमानाच्या १.४४ पटीपेक्षा कमी उरते अशा सर्वच ताऱ्यांचा शेवट हा श्वेतबटूत होतो. १.४४ सौरवस्तुमान या मर्यादेला ‘चंद्रशेखर मर्यादा’ या नावाने ओळखले जाते. याचसाठी सुब्रमण्यम चंद्रशेखर यांना नोबेल पारितोषिक मिळाले आहे. आपल्या सूर्याच्या वाटय़ाला मात्र राक्षसी जीवन येईल आणि फुगत-फुगत तो कदाचित आपल्या पृथ्वीपर्यंत येईल.
जेव्हा स्फोटातून मागे उरणारे वस्तुमान सूर्यापेक्षा १.४४ ते २-३ पटीत असते तेव्हा त्यातील तापमान इतके उच्च होते की, गाभ्यात फक्त न्यूट्रॉन शिल्लक राहतात. यांची घनता (१० चा घातांक १४) प्रतिघन सें.मी. इतकी प्रचंड असते आणि संपूर्ण वस्तुमान अवघ्या १० ते १५ कि.मी.मध्ये सामावू शकते. अशा ताऱ्यांना ‘न्यूट्रॉन तारा’ म्हणतात. जेव्हा स्फोटातून मागे उरणारे वस्तुमान सूर्यापेक्षा २ ते ३ पटीपेक्षा जास्त असते तेव्हा त्याचे रूपांतर ‘कृष्णविवरात’ होते. गाभ्याचे आकुंचन होऊन आकार शून्य होते. घनता अनंत होते, वस्तुमान अनंत होते. विश्वातील ही अशी जागा आहे की, जिथून किरणसुद्धा बाहेर पडू शकत नाही. त्यामुळे त्यांना शोधणे खूप कठीण असते. अर्थात त्यात समाविष्ट होणाऱ्या वस्तूंतून बाहेर पडणाऱ्या एक्सरे किरणांवरून त्यांचे अस्तित्व शोधता येते.
या सर्व घटनांचा अभ्यास खगोलशास्त्र या विषयात केला जातो. अधिकाधिक प्रश्नांची उत्तरे मानवाला प्राप्त आहेत. मात्र अजूनही काही प्रश्न अनुत्तरित आहेत. ते प्रश्न आपल्यातील हौशी व बुद्धिवंत खगोलप्रेमींना आव्हान देत आहेत. चला तर मग, ते आव्हान पेलूया आणि भारताचे नाव खगोलाच्या विश्वात सुवर्णाक्षरांनी कोरूया.
डॉ. अविराज जत्राटकर
सहा. प्राध्यापक, श्री यशवंतराव पाटील सायन्स कॉलेज, सोळंकूर
संस्थापक, अध्यक्ष - ASSI
