तारे बनने की प्रक्रिया और आकाशगंगाएँ | General Awareness & Knowledge for RRB NTPC (Hindi) - RRB NTPC/ASM/CA/TA PDF Download

गैलेक्सियों में तारे बनना

• तारे धूल और गैस के बादलों के भीतर जन्म लेते हैं जो अधिकांश गैलेक्सियों में फैले होते हैं।
• इन बादलों के भीतर की अशांति उन गांठों को जन्म देती है जिनका द्रव्यमान इतना होता है कि गैस और धूल अपनी ही गुरुत्वाकर्षण के तहत संकुचित होने लगती है।
• जब बादल संकुचित होता है, तो केंद्र में सामग्री गर्म होने लगती है। इसे प्रोटोस्टार कहा जाता है, और यही गर्म कोर एक दिन एक तारे में बदल जाता है।
• इस सामग्री का सारा हिस्सा तारे का हिस्सा नहीं बनता — शेष धूल ग्रहों, उल्कापिंडों, या धूमकेतुओं में बदल सकती है या धूल के रूप में बनी रह सकती है।
• तारों का ईंधन उनके आंतरिक गहराइयों में हाइड्रोजन के न्यूक्लियर फ्यूजन द्वारा हीलियम बनाने से मिलता है।
• तारे के केंद्रीय क्षेत्रों से ऊर्जा का प्रवाह तारे को उसके अपने वजन के तहत संकुचित होने से रोकने के लिए आवश्यक दबाव प्रदान करता है, और यही ऊर्जा उसे चमकने में सहायता करती है।

उपरोक्त चित्र सूर्य जैसे तारों के बनने की छह चरणों को दर्शाता है।

• प्रक्रिया (A) से शुरू होती है, जहां तारे के बीच के स्थान में गैस और धूल (जिसे इंटरस्टेलर माध्यम या ISM भी कहा जाता है) एक घने गैस के गोले में संकुचित हो जाती है जिसे प्रेस्टेलर कोर (B) कहा जाता है, जो अंततः सूर्य बनेगा।
• संकुचन के दौरान, कोर के चारों ओर एक डिस्क (C) बनती है, जबकि ध्रुवों पर दो जेट उत्सर्जित होते हैं।

नेबुला एक गैस (मुख्यतः हाइड्रोजन और हीलियम) और धूल का बादल है जो अंतरिक्ष में होता है।

नेबुला तारे के जन्मस्थल होते हैं।

• प्रोटोस्टार ऐसा दिखता है जैसे यह एक तारा हो, लेकिन इसका केन्द्रीय भाग अभी तक न्यूक्लियर फ्यूजन के लिए पर्याप्त गर्म नहीं हुआ है (न्यूक्लियर फ्यूजन: 2 हाइड्रोजन परमाणुओं का एक हीलियम परमाणु में विलय, जिसके परिणामस्वरूप एक विशाल मात्रा में ऊर्जा मुक्त होती है। न्यूक्लियर फ्यूजन केवल तब होता है जब प्रारंभिक तापमान बहुत उच्च होते हैं - कुछ मिलियन डिग्री सेल्सियस। इसी कारण इसे प्राप्त करना और नियंत्रित करना कठिन है)। प्रोटोस्टार की चमक केवल इसके संकुचन के कारण गर्म होने से आती है (जो कि गुरुत्वाकर्षण के कारण होता है)। प्रोटोस्टार आमतौर पर धूल से घिरे होते हैं, जो वे जो प्रकाश उत्सर्जित करते हैं, उसे अवरुद्ध कर देती है, जिससे इन्हें दृश्य स्पेक्ट्रम में अवलोकन करना कठिन होता है।

• प्रोटोस्टार ऐसा दिखता है जैसे यह एक तारा हो, लेकिन इसका केन्द्रीय भाग अभी तक न्यूक्लियर फ्यूजन के लिए पर्याप्त गर्म नहीं हुआ है (न्यूक्लियर फ्यूजन: 2 हाइड्रोजन परमाणुओं का एक हीलियम परमाणु में विलय, जिसके परिणामस्वरूप एक विशाल मात्रा में ऊर्जा मुक्त होती है। न्यूक्लियर फ्यूजन केवल तब होता है जब प्रारंभिक तापमान बहुत उच्च होते हैं - कुछ मिलियन डिग्री सेल्सियस। इसी कारण इसे प्राप्त करना और नियंत्रित करना कठिन है)।

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

मुख्य अनुक्रम तारे

• मुख्य अनुक्रम तारे वे तारे होते हैं जो अपने केन्द्रीय भाग में हाइड्रोजन परमाणुओं को हीलियम परमाणुओं में विलय कर रहे हैं।
• ब्रह्मांड में अधिकांश तारे - लगभग 90 प्रतिशत - मुख्य अनुक्रम तारे हैं।
• सूर्य एक मुख्य अनुक्रम तारा है।
• अपने जीवन के अंत की ओर, सूर्य जैसे तारे एक लाल विशालकाय में फैलते हैं, फिर बाहरी परतों को ग्रहिक नेबुला के रूप में खो देते हैं और अंततः एक सफेद बौने में संकुचित हो जाते हैं।

• मुख्य अनुक्रम तारे वे तारे होते हैं जो अपने केन्द्रीय भाग में हाइड्रोजन परमाणुओं को हीलियम परमाणुओं में विलय कर रहे हैं।

लाल बौना

• सबसे कमजोर (सूर्य की चमक का 1/1000 से कम) मुख्य अनुक्रम तारे लाल बौने कहलाते हैं।
• इनकी कम चमक के कारण, ये नग्न आंखों से देखने में नहीं आते।
• ये सूर्य की तुलना में काफी छोटे होते हैं और इनका सतही तापमान लगभग 4000 डिग्री सेल्सियस होता है।
• कुछ अनुमानों के अनुसार, लाल बौने गैलेक्सी में तीन-चौथाई सितारे बनाते हैं।
• सूर्य के निकटतम तारे, प्रॉक्सिमा सेंटॉरी, एक लाल बौना है।

लाल दिग्गज

• लाल दिग्गजों का व्यास सूर्य के व्यास के 10 से 100 गुना के बीच होता है।
• ये बहुत चमकीले होते हैं, हालांकि इनका सतही तापमान सूर्य की तुलना में कम होता है।
• एक लाल दिग्गज उस अंतिम चरण के दौरान बनता है जब यह अपने केंद्र में हाइड्रोजन ईंधन खत्म कर लेता है।
• यह अब भी हाइड्रोजन को हीलियम में फ्यूज़ करता है, जो एक गर्म, घने हीलियम कोर के चारों ओर एक आवरण में होता है।
• कोर के चारों ओर हाइड्रोजन से हीलियम में फ्यूज़ होने पर बहुत अधिक ऊर्जा उत्पन्न होती है, जो गुरुत्वाकर्षण के खिलाफ अधिक जोर लगाती है और तारे के आकार को बढ़ाती है।
• लाल दिग्गज इतने गर्म होते हैं कि अपने कोर में हीलियम को भारी तत्वों जैसे कार्बन में बदल देते हैं।
• हालांकि, अधिकांश तारे इतने भारी नहीं होते कि भारी तत्वों को जलाने के लिए आवश्यक दबाव और ताप उत्पन्न कर सकें, इसलिए फ्यूज़न और ताप उत्पादन रुक जाता है।

degenerative matter

• एक तारे के कोर में फ्यूज़न ताप और बाहरी दबाव उत्पन्न करता है, लेकिन यह दबाव गुरुत्वाकर्षण के अंदर की ओर धकेलने के बल द्वारा संतुलित रहता है जो तारे के द्रव्यमान द्वारा उत्पन्न होता है।
• जब ईंधन के रूप में उपयोग की जाने वाली हाइड्रोजन खत्म हो जाती है, और फ्यूज़न धीमा हो जाता है, तो गुरुत्वाकर्षण तारे को अंदर की ओर संकुचित कर देता है।
• यह एक degenerate star का निर्माण करता है।
• महान घनत्व (degenerate star) तब ही संभव होते हैं जब इलेक्ट्रॉन अपनी नियमित शेल से हटकर नाभिक के करीब धकेले जाते हैं, जिससे परमाणु कम स्थान लेते हैं।
• इस अवस्था में पदार्थ को degenerate matter कहा जाता है।

लाल सुपरजाइंट

लाल दिग्गज तारा के संकुचन के साथ, यह और भी गर्म होता है, अपने अंतिम हाइड्रोजन को जलाते हुए और तारे की बाहरी परतों को बाहर की ओर फैलाते हुए। इस चरण में, तारा एक बड़े लाल दिग्गज में बदल जाता है। एक बहुत बड़े लाल दिग्गज को अक्सर रेड सुपरजाइंट कहा जाता है।

ग्रहिक नेबुला

• ग्रहिक नेबुला गैस और धूल की एक बाहरी परत है (इसमें कोई ग्रह शामिल नहीं हैं!) जो उस समय खो जाती है जब तारा एक लाल दिग्गज से एक सफेद बौने में बदलता है।
• अपने जीवन के अंत में, सूरज एक लाल दिग्गज में फैल जाएगा, जो शुक्र के कक्ष से परे जाएगा।
• जब यह अपने ईंधन को जलाता है, तो यह अंततः गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के तहत ढह जाएगा।
• बाहरी परतों को गैस के एक खोल में बाहर निकाल दिया जाएगा जो कुछ दशकों तक रहेगी, इससे पहले कि यह ब्रह्मांड में फैल जाए।

सफेद बौना

• सफेद बौना एक बहुत ही छोटा, गर्म तारा है, जो सूरज जैसे तारे के जीवन चक्र का अंतिम चरण है।
• सफेद बौने सामान्य तारों के अवशेष होते हैं, जिनकी न्यूक्लियर ऊर्जा की आपूर्ति समाप्त हो चुकी होती है।
• सफेद बौना अत्यधिक घनत्व वाले डिजेनेरेट पदार्थ से बना होता है, जो गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के कारण होता है, अर्थात् एक चम्मच का वजन कई टन होता है।

नोवा

• नोवा एक द्विआधारी प्रणाली में सफेद बौने की सतह पर होती है।
• यदि प्रणाली के दो तारे एक-दूसरे के काफी करीब हैं, तो सामग्री (हाइड्रोजन) साथी तारे की सतह से सफेद बौने पर खींची जा सकती है।
• जब सफेद बौने की सतह पर पर्याप्त सामग्री इकट्ठा हो जाती है, तो यह एक न्यूक्लियर फ्यूजन को प्रेरित करता है, जिससे तारे की अचानक रोशनी बढ़ जाती है।

सुपरनोवा

सुपरनोवाझटके की लहर उत्पन्न होती है। ये झटके की लहरें एक निहारिका में संघनन को प्रेरित करती हैं, जो एक नए तारे के जन्म का मार्ग प्रशस्त करती हैं — यदि एक तारे का जन्म होना है, तो एक तारे को मरना होगा! प्राथमिक ब्रह्मांडीय किरणों का एक बड़ा अनुपात सुपरनोवा से आता है।

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

• प्रकार I सुपरनोवा या प्रकार Ia सुपरनोवा (एक-ए के रूप में पढ़ा जाता है):
  • (i) तब होता है जब एक द्विआधारी प्रणाली में एक degenerate white dwarf की सतह पर परमाणु संलयन का अचानक फिर से प्रज्वलन होता है।
  • (ii) एक degenerate white dwarf अपने साथी तारे से पर्याप्त सामग्री इकट्ठा कर सकता है जिससे इसके कोर का तापमान बढ़ता है, कार्बन संलयन प्रज्वलित होता है, और दौड़ती हुई परमाणु संलयन शुरू होती है, जिससे तारे का पूर्ण विनाश होता है।

नव और प्रकार I सुपरनोवा के बीच का अंतर

प्रकार II सुपरनोवा

• प्रकार II सुपरनोवा
एक सुपरनोवा है जो एक विशाल तारे के कोर के गुरुत्वाकर्षण ढहने से होता है (ज्यादातर लौह से बने होते हैं)। उदाहरण: एक लाल सुपरजायंट का सुपरनोवा।

सुपरनोवा का महत्व: नए तत्वों का निर्माण और फैलाव

• जब एक तारे का कोर हाइड्रोजन समाप्त हो जाता है, तो तारा मरने लगता है। मरते हुए तारे का विस्तार एक लाल विशाल में होता है, और यह अब हीलियम परमाणुओं को संलयित करके कार्बन का निर्माण करना शुरू करता है।
• और अधिक विशाल तारे एक और श्रृंखला की परमाणु जलने की प्रक्रिया शुरू करते हैं। इन चरणों में बने तत्व ऑक्सीजन से लेकर लौह तक होते हैं।
• एक सुपरनोवा के दौरान, तारा बहुत बड़ी मात्रा में ऊर्जा और न्यूट्रॉन जारी करता है, जिससे लौह से भारी तत्वों, जैसे यूरेनियम और सोना का उत्पादन होता है।
• सुपरनोवा विस्फोट के दौरान, ये सभी तत्व अंतरिक्ष में बाहर निकाल दिए जाते हैं, और इस सामग्री से नए तारे का जन्म होता है (ब्रह्मांड में सामग्री का पुनर्चक्रण!)।

एक सुपरनोवा के दौरान, तारा बहुत बड़ी मात्रा में ऊर्जा और न्यूट्रॉन जारी करता है, जिससे तत्वों का उत्पादन होता है जो लौह से भारी होते हैं, जैसे यूरेनियम और सोना।

काले बौने

• तारकीय विकास का अंतिम चरण एक काला बौना होता है।
• एक काला बौना एक सफेद बौना है जो इतनी ठंडी हो गई है कि यह अब महत्वपूर्ण गर्मी या प्रकाश का उत्सर्जन नहीं करता।
• चूंकि एक सफेद बौने को इस स्थिति तक पहुँचने के लिए आवश्यक समय वर्तमान ब्रह्माण्ड की उम्र (13.8 अरब वर्ष) से अधिक है, इसलिए ब्रह्माण्ड में अभी तक कोई काला बौना नहीं होने की उम्मीद है।

भूरा बौना

• भूरे बौने ऐसे वस्तुएं हैं जो ग्रहों के रूप में बड़ी होती हैं और सितारों के रूप में छोटी होती हैं।
• भूरा बौना उसी प्रकार बनने के लिए सोचे जाते हैं जैसे कि सितारे - एक गिरते हुए गैस और धूल के बादल से।
• हालांकि, जब बादल गिरता है, तो कोर इतनी घनी नहीं होती कि न्यूक्लियर फ्यूजन को प्रेरित कर सके।

न्यूट्रॉन तारे

• ये तारे मुख्य रूप से न्यूट्रॉनों से बने होते हैं और एक सुपरनोवा के बाद उत्पन्न होते हैं, जो प्रोटॉनों और इलेक्ट्रॉनों को मिलाकर एक न्यूट्रॉन तारे का निर्माण करते हैं।
• न्यूट्रॉन तारे बहुत घने होते हैं। (सूर्य के तीन गुना द्रव्यमान को केवल 20 किमी व्यास के गोले में समाहित किया जा सकता है)।
• यदि इसका द्रव्यमान और अधिक हो, तो इसकी गुरुत्वाकर्षण इतनी मजबूत होगी कि यह और सिकुड़कर एक काले छिद्र में बदल जाएगा।

काले छिद्र

• काले छिद्र का मानना है कि ये विशाल तारों के अंतिम जीवन काल में बनते हैं।
• काले छिद्र में गुरुत्वाकर्षण इतना अधिक होता है कि इससे कुछ भी नहीं बच सकता, यहाँ तक कि प्रकाश भी नहीं।
• काले छिद्र में पदार्थ की घनत्व को मापना संभव नहीं है (असीमित!)।
• काले छिद्र अपने आसपास के स्थान को विकृत करते हैं और पड़ोसी पदार्थ को अपने अंदर खींच सकते हैं, जिसमें तारे भी शामिल हैं।
• गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग: एक विशाल वस्तु, जैसे कि काला छिद्र, के चारों ओर का प्रकाश मुड़ जाता है, जिससे यह उसके पीछे की चीजों के लिए लेंस के रूप में कार्य करता है।

गैलेक्सी

• गैलेक्सी लाखों या अरबों तारों, गैस और धूल का एक ऐसा तंत्र है, जो गुरुत्वाकर्षण आकर्षण द्वारा एक साथ बंधा होता है।
• ये ब्रह्मांड के प्रमुख निर्माण खंड होते हैं।
• सबसे छोटी गैलेक्सियों में लगभग 100,000 तारे होते हैं, जबकि सबसे बड़ी में 3000 अरब तारे तक हो सकते हैं।

अरबों गैलेक्सियों में से, दो बुनियादी प्रकार पहचाने गए हैं:

• नियमित गैलेक्सियाँ, और
• असामान्य गैलेक्सियाँ।

नियमित गैलेक्सियाँ

असामान्य गैलेक्सियाँ

• असामान्य गैलेक्सियाँ सभी गैलेक्सियों का लगभग एक-दशमलव हिस्सा बनाती हैं।
• असामान्य गैलेक्सियों के तारे आमतौर पर बहुत पुराने होते हैं।

हमारी गैलेक्सी (दूधिया मार्ग)

• दूधिया मार्ग वह गैलेक्सी है जिसमें हमारा सौर मंडल स्थित है।
• यह एक सपाट डिस्क के आकार में है जिसमें एक केंद्रीय उभार है।
• इसका व्यास 1,50,000 से 2,00,000 प्रकाश वर्ष के बीच है।
• नाभिक में, मोटाई 10,000 प्रकाश वर्ष तक पहुँचती है, जबकि डिस्क में यह 500-2,000 प्रकाश वर्ष मोटी होती है।
• इसमें अनुमानित 100-400 अरब तारे होते हैं।
• आंतरिक तारे बाहरी तारों की तुलना में तेजी से चलते हैं।
• सौर प्रणाली ओरियन आर्म में स्थित है, जो दूधिया मार्ग गैलेक्सी के केंद्र से 26,000 प्रकाश वर्ष दूर है (लगभग एक-तिहाई)।
• सूर्य लगभग हर 220 मिलियन वर्ष में गैलेक्सी का एक चक्कर पूरा करता है।
• सौर प्रणाली दूधिया मार्ग के चारों ओर 285 किमी प्रति सेकंड की गति से घूमती है।
• एंड्रोमेडा गैलेक्सी हमारे निकटतम गैलेक्सी (स्पाइरल) है - जो 2 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर है।

आर्यभट्ट अनुसंधान संस्थान (ARIES) विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (DST) का एक स्वायत्त संस्थान है।

ARIES टेलीस्कोप

• ARIES टेलीस्कोप भारतीय, रूसी और बेल्जियन वैज्ञानिकों के बीच एक संयुक्त सहयोग है।
• यह टेलीस्कोप देवस्थल, नैनीताल में 2,500 मीटर की ऊँचाई पर स्थित है।
• टेलीस्कोप में शामिल उच्च तकनीक इसे दुनिया के किसी भी स्थान से रिमोट कंट्रोल की मदद से संचालित करने में सक्षम बनाती है।
• इस टेलीस्कोप का उपयोग ग्रहों, सितारों, चुम्बकीय क्षेत्र और खगोलीय मलबे के अध्ययन और अन्वेषण में किया जाएगा।
• वैज्ञानिक सितारों की संरचनाओं और सितारों के चुम्बकीय क्षेत्र की संरचनाओं पर अनुसंधान में भी मदद करेंगे।