एका ग्रहाचा जन्म

अरविंद परांजपे
सोमवार, 2 मे 2022

खगोलशास्त्राच्या सीमेवर

‘एबी ऑरिगे बी’ ग्रहाची निर्मिती ‘एबी ऑरिगे’ 
ताऱ्याभोवतीच्या तबकडीतील अस्थिरतेमुळे झाली असणार. या ताऱ्याचे वस्तुमान गुरूच्या तुलनेत नऊ पटीने अधिक आहे. हा ‘एबी ऑरिगे बी’ त्याच्या ‘एबी ऑरिगे’ या  ताऱ्यापासून ९३ खगोलीय एकक दूर आहे. (एक खगोलीय एकक म्हणजे सूर्य आणि पृथ्वी यांच्यातील सरासरी अंतर). इतक्या अंतरावर इतक्या मोठ्या ग्रहाच्या निर्मितीस सर्वसाधारण ग्रह निर्मितीस जो वेळ लागतो त्याच्यापेक्षा खूप जास्त वेळ लागेल, असे संशोधक सांगतात. एखाद्या ताऱ्याभोवती ग्रहांची निर्मिती कशी होऊ शकते या संबंधातील ‘एबी ऑरिगे बी’ हा एक महत्त्वाचा शोध आहे.

नासा एम्स रिसर्च सेंटरचे थेन खरी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी एप्रिल महिन्याच्या पहिल्या आठवड्यात एक शोधनिबंध प्रसिद्ध केला. या शोधनिबंधात त्यांनी आपल्या गुरू ग्रहापेक्षा नऊपटीने अधिक वस्तुमान असणाऱ्या ग्रहाची निर्मिती होत असल्याचा पुरावा सादर केला आहे.  या शोधकार्यासाठी त्यांनी हबल दुर्बिणी आणि जपानमधील सुबारू दुर्बिणीचा वापर केला होता.  खरी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी घेतलेल्या छायाचित्रांत त्यांना ‘ऑरिगे’ (याला ‘सारथी’ असे भारतीय नाव आहे.)  या तारकासमूहातील ‘एबी ऑरिगे’ या ताऱ्याजवळ या नव्या ग्रहाची निर्मिती होत असल्याचे दिसून आले. सध्या ‘गर्भावस्थेत’ असलेल्या ग्रहाला ‘एबी ऑरिगे बी’ (AB Aurigae b) असे नाव देण्यात आले आहे. 

एखाद्या ताऱ्याभोवती ग्रहांची निर्मिती कशी होऊ शकते या संबंधातील ‘एबी ऑरिगे बी’ हा एक महत्त्वाचा शोध आहे. सतराव्या शतकाच्या सुरुवातीला दुर्बिणीचा शोध लागल्यानंतरच ग्रहांची निर्मिती कशी झाली, या प्रश्नावर खऱ्या अर्थाने विचारमंथन सुरू झाले. गॅलिली गॅलिलीओने सूर्याची निरिक्षणे  घेण्याकरिता दुर्बिणीचा वापर करून सूर्याची प्रतिमा कागदावर घेतली. या प्रतिमेचा अभ्यास करताना सूर्यावर काळे डाग असल्याचे त्याच्या लक्षात आले. यांना सौरडाग म्हणतात. या डागांची जागा बदलत असते, हेदेखील गॅलिलीओला दिसले.

सौर डागांना सूर्याच्या फिरण्याच्या गतीमुळे ऊर्जा मिळते आणि ते सूर्याबाहेर फेकले जातात आणि नंतर गार होऊन त्यांचे ग्रह तयार होतात, अशी एक कल्पना त्यावेळी ग्रहांच्या निर्मितीबद्दल मांडण्यात आली होती. दुसऱ्या एका विचारानुसार, एखादा तारा सूर्याच्या खूप जवळून गेला असावा. त्या ताऱ्याच्या आणि सूर्याच्या गुरूत्वीय बलामुळे त्यांच्या पृष्ठभागावरील वस्तुमान खेचले गेले आणि त्यापासून नंतर ग्रह तयार झाले. 

मात्र या दोन्ही संकल्पना शास्त्रीय पातळीवर सिद्ध होत नाहीत, हे पुढच्या काळात लक्षात आले. पहिल्या संकल्पनेत ग्रह निर्माण होण्यासाठी सूर्यावरील डागांचे जे वस्तुमान आवश्यक आहे आणि जी गती आवश्यक आहे, त्या दोन्ही बाबी मिळणे शक्य नाही.  तर दुसऱ्या कल्पनेतही दोन ताऱ्यांच्या गुरुत्वीयबलामुळे त्या ताऱ्यांच्या पृष्ठ भागांवरून वस्तुमान खेचलं जाऊन त्यापासून ग्रहांची निर्मिती होण्याकरिता लागणारे आवश्यक बल मिळणेही अवघड आहे. याशिवाय अशा प्रकारे ग्रहांची निर्मिती होणे हा निव्वळ योगायोगच म्हणावा लागेल आणि अशा प्रकारे ग्रहांची निर्मिती होत असेल तर, विश्वात ग्रह असलेले तारे सापडणे दुर्लभ असेल, असे प्रतिपादन या संदर्भात करण्यात आले.

एकोणिसाव्या शतकात मात्र खगोलीय निरीक्षणे घेणे आणि त्यावरून सिद्धांत मांडण्यात मोठी प्रगती होण्यास सुरुवात झाली.  सूर्य सुमारे ७५ टक्के हायड्रोजन व २४ टक्के हेलियमचा वायूचा बनलेला आहे आणि त्यात इतर सर्व  पदार्थांची एकत्रित टक्केवारी फक्त एक टक्का आहे, असेही दिसून आले. तर ग्रहांमध्ये या दोन्ही वायूचे प्रमाण फार कमी आणि इतर जड पदार्थच जास्त आहेत. सूर्य आणि  ग्रहांच्या रचनेत  फार मोठा विरोधाभास दिसून येत असल्याने ग्रहांच्या निर्मितीबाबत वर उल्लेख केलेल्या दोन्ही संकल्पना फोल ठरतात. 

मग ग्रहांची निर्मिती कशी होत असावी?

काही कारणांमुळे वायूचा एखादा मोठा मेघ आकुंचन पावला तर त्यापासून ग्रहांची निर्मिती होते, असे अनेक शास्त्रीय निरीक्षणे आणि त्या निरीक्षणांचा सखोल अभ्यास केल्यावर संशोधकांच्या लक्षात येऊ लागले.  या मेघाचा व्यास  १ ते २ प्रकाश वर्षे इतका असू शकतो;  हा मेघ प्रामुख्याने हायड्रोजन आणि हेलियम वायूंचा असतो आणि त्यात इतर पदार्थ अगदी एक-दोन टक्केच असतात.  हा मेघ आकुंचन पावतो, त्याची कारणंही वेगवेगळी असू शकतात. सुरुवातीला काही कण एकमेकांच्या जवळ येतात. त्यामुळे तिथले गुरूत्वीय बल वाढते. हे वाढलेले गुरूत्वीय बल मग जवळच्या इतर कणांना आपल्याकडे खेचते. अशा प्रकारे अनेक कण एकत्र होऊ लागतात आणि मेघाच्या आकुंचनाला सुरुवात होते.

मेघाच्या आकुंचनामुळे प्रामुख्याने दोन गोष्टी घडतात. सर्व प्रथम स्थितीज ऊर्जेचे गतीज ऊर्जेत परिवर्तन होते. त्यामुळे मेघाच्या केंद्रस्थानी तापमानात वाढू लागते.  दुसरे म्हणजे हा मेघ एका अक्षावर फिरू लागतो. जसा जसा त्याचा आकार कमी होत जातो तशी त्याच्या फिरण्याची गती वाढत जाते, आणि त्याचबरोबर केंद्रोत्सारी बलामुळे तो मेघ त्याच्या मध्य भागातून पसरू लागतो. 

या मेघाला आता एका तबकडीचे स्वरूप येते.  मध्यभागात एक तप्त गोळा आणि त्याच्या भोवती वायू आणि धुलीकणांची  तबकडी असे चित्र दिसू लागते.  मध्य भागातील गोळ्याची घनता वाढू लागते. या गोळ्याच्या केंद्रस्थानी गुरूत्वीय बलाचा दाबही वाढतो आणि  तापमान वृद्धीही होऊ लागते. मग  यातून प्रकाश अधोरक्त प्रकाश लहरीच्या रूपात ऊर्जा बाहेर पडू लागते. ही तारा बनण्याची प्रक्रिया असते. या लेखमालेच्या सुरूवातीला (सकाळ साप्ताहिक, १५ जानेवारी २०२२) ज्या वेब स्पेस दुर्बिणीची चर्चा केली होती, ती दुर्बीण तारे आणि ताऱ्यांभोवतीच्या ग्रहमालेच्या या स्थितीचेही निरिक्षण करणार आहे. ही प्रक्रिया सुरू असताना मग एक वेळ अशी येते की मध्य भागातील गोळ्याच्या केंद्रावर दाब आणि तापमान वाढते. ही तापमानवाढ इतकी असते की तिथे अणुगर्भीय प्रक्रियेला सुरूवात होते. म्हणजे हायड्रोजन वायूचे हेलियम वायूत रूपांतर होऊ लागते आणि त्याच बरोबर काही वस्तुमानाचे रूपांतर ऊर्जेत होते.  आणि ‘तारा जन्माला आला’ असे आपण म्हणतो.  हा तारा आता स्वयंप्रकाशित असतो.  

ही सर्व प्रक्रिया होत असताना दूरपर्यंत फिरणाऱ्या तबकडीत ठिकठिकाणी काही वस्तुमान (वायू आणि धूलीकण) एकत्र येऊ लागतात. त्यांचाही आकार वाढत जातो. यातील जास्त वजनाचे कण म्हणजे ज्यांत इतर खनिजे आहेत ते ताऱ्यांच्या जवळून त्याची परिक्रमा करतात. तर प्रामुख्याने वायूचे  गोळे दूरवरून परिक्रमा करू लागतात.  आपल्या ताऱ्याची परिक्रमा करत असताना वाटेत आलेल्या सर्व कणांना हे गोळे आपल्यात समावून घेतात.  अशा प्रकारे त्या ताऱ्यापासून वेगवेगळ्या अंतरावर ग्रहांची निर्मिती होते.  ग्रहांच्या निर्मितीच्या या प्रक्रियेला कोअर अक्रिशन  (Core Accretion) म्हणतात, म्हणजे गाभ्यात होणारे कणांचे एकत्रीकरण.

ताऱ्याभोवतीच्या तबकडीचे तापमान खूप कमी असेल तर  ताऱ्याच्या गुरूत्वीय बलामुळे त्या तबकडीला एक प्रकारे झटके बसून ती खंडित होते, अशीही एक संकल्पना ग्रहांच्या निर्मितीबद्दल आहे. हे तुकडे अर्थातच ताऱ्याची परिक्रमा करतात आणि त्यांचे एकत्रीकरण होऊन ग्रह स्वरूपात येतात. या प्रक्रियेला डिस्क इन्स्टॅबिलीटी (Disk Instability) म्हणजे तबकडीची अस्थिरता असे म्हणतात.  अर्थात या सर्व प्रक्रिया होऊन ग्रहांच्या निर्मितीस लक्षावधी वर्षांचा काळ लागतो.

‘एबी ऑरिगे बी’ ग्रहाची निर्मिती अशाच प्रकारे ‘एबी ऑरिगे’ ताऱ्याभोवतीच्या तबकडीतील अस्थिरतेमुळे झाली असणार. या ताऱ्याचे वस्तुमान गुरूच्या तुलनेत नऊ पटीने अधिक आहे. हा ‘एबी ऑरिगे बी’ त्याच्या ‘एबी ऑरिगे’ या  ताऱ्यापासून ९३ खगोलीय एकक दूर आहे.  (एक खगोलीय एकक म्हणजे सूर्य आणि पृथ्वी यांच्यातील सरासरी अंतर). इतक्या अंतरावर इतक्या मोठ्या ग्रहाच्या निर्मितीस सर्वसाधारण ग्रह निर्मितीस जो वेळ लागतो त्याच्यापेक्षा खूप जास्त वेळ लागेल, असे संशोधक सांगतात.

तबकडीच्या अस्थितरतेमुळे राक्षसी आकाराच्या ग्रहांची निर्मिती होते, या संकल्पनेला हा शोध दुजोरा देतो.   पण काहीही असो शेवटी गुरूत्वीय बलच विश्वातील हालचालींचे कारण आहे.

 

संबंधित बातम्या