🗽 🤽🏼 🚇 एथन नंबर 98 से पूछें: सितारे कब निकलेंगे? 👩🏿‍🤝‍👨🏾 🤗 🗃️

हर हफ्ते आप मेरे अनुभाग में प्रश्न और सुझाव भेजते हैं, और इस सप्ताह कई उत्कृष्ट उम्मीदवार थे, लेकिन मैंने सबसे छोटा और सबसे मीठा सवाल चुना, लेकिन सबसे गहरा भी। स्टीव ने उससे पूछा:

अपने परमाणु ईंधन का उपयोग करने के बाद तारों को ठंडा होने में कितना समय लगेगा? क्या हमारे पास काले बौने होंगे? क्या वे आज भी मौजूद हैं?

आइए सितारों के जीवन के साथ बातचीत शुरू करें और इस क्षण का विस्तार से अध्ययन करने के लिए इसके अंत तक जाएं।

जब गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में आणविक गैस के बादल ढहते हैं, तो क्षेत्र हमेशा दूसरों की तुलना में थोड़ा घने होते हैं। अंतरिक्ष का प्रत्येक भाग जहां द्रव्य है, वह अधिक से अधिक द्रव्य को आकर्षित करने का प्रयास कर रहा है, लेकिन ये सुपरडेंस क्षेत्र दूसरों की तुलना में अधिक आकर्षित करते हैं।

चूंकि गुरुत्वाकर्षण का पतन एक तीव्र और अनियंत्रित प्रक्रिया है, आप जितना अधिक आकर्षित होते हैं, उतनी ही तेजी से अतिरिक्त पदार्थ आकर्षित होता है। यद्यपि यह एक घने ऑब्जेक्ट बनने के लिए एक बड़े और खुले बादल के लिए लाखों और दसियों साल का समय ले सकता है, एक घने गैस के एक साधारण ढहने वाले राज्य से एक नए स्टार क्लस्टर में संक्रमण की प्रक्रिया - जहां घने क्षेत्र अपनी आंतों में संश्लेषण प्रतिक्रियाओं को प्रज्वलित करते हैं - केवल कई सौ हजार लगते हैं वर्षों पुराना है।

एक नए स्टार क्लस्टर में सबसे चमकदार सितारों को नोटिस करना सबसे आसान है, जो कि सबसे बड़े पैमाने पर होगा। ये मौजूदा सितारों में सबसे चमकीले, नीले और सबसे गर्म हैं, उनका द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान से सैकड़ों गुना अधिक है, और चमक लाखों है। लेकिन, इस तथ्य के बावजूद कि ये सबसे प्रमुख सितारे हैं, वे सबसे दुर्लभ भी हैं, और सभी ज्ञात 1% से भी कम बनाते हैं। वे सबसे तेज़ जीवित तारे भी हैं, क्योंकि वे केवल 1-2 मिलियन वर्षों में सभी परमाणु ईंधन जलाते हैं।

जब इन सबसे चमकीले तारों का ईंधन निकलता है, तो वे एक आश्चर्यजनक प्रकार II सुपरनोवा विस्फोट में मर जाते हैं। इस समय, आंतरिक कोर एक न्यूट्रॉन स्टार (छोटे द्रव्यमान नाभिक के मामले में) या यहां तक कि एक ब्लैक होल (बड़े पैमाने पर नाभिक के लिए) तक गिर जाता है, और बाहरी परतों को इंटरस्टेलर माध्यम में निकाल दिया जाता है। समृद्ध गैसें वहां सितारों की अगली पीढ़ी का निर्माण करेंगी, जो भारी तत्वों के साथ चट्टानी ग्रहों, कार्बनिक अणुओं, और बहुत दुर्लभ और अद्भुत मामलों के जीवन का निर्माण करेगी।

ब्लैक होल, परिभाषा के अनुसार, तुरंत काले हो जाते हैं। वे लगभग तुरंत हो जाते हैं, उनके चारों ओर अभिवृद्धि डिस्क और हॉकिंग कम तापमान विकिरण के अपवाद के साथ।

लेकिन न्यूट्रॉन तारे बिलकुल अलग केलिको हैं।

एक न्यूट्रॉन स्टार तारे के मूल में सभी ऊर्जा एकत्र करता है और बहुत जल्दी ढह जाता है। यदि आप किसी चीज को बहुत जल्दी से कंप्रेस करते हैं, तो उसका तापमान बढ़ जाएगा - यह डीजल इंजन में पिस्टन कैसे काम करता है। न्युट्रान तारे के तारे के कोर का पतन संभवत: तीव्र संपीड़न का अंतिम उदाहरण है। कुछ ही सेकंड या मिनटों में, लोहे, निकल, कोबाल्ट, सिलिकॉन और सल्फर का एक कोर, जिसमें कई सैकड़ों-हजारों किलोमीटर का व्यास होता है, एक गेंद के आकार में 16 किमी से बड़ा नहीं होता है। इसका घनत्व क्वाड्रिलियन गुना 10 से ¹⁵ गुना बढ़ जाता है, और तापमान केंद्र में 10 ¹² K और सतह पर 10 ⁶ K तक बढ़ जाता है ।

और यहाँ समस्या दिखाई देती है।

यह सारी ऊर्जा एक ढह चुके तारे में संग्रहीत होती है, और इसकी सतह इतनी गर्म होती है कि तारा न केवल स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में हल्की नीली रोशनी से चमकता है, बल्कि अदृश्य एक्स-रे रेंज (पराबैंगनी भी नहीं) में निकलता है! इस ऑब्जेक्ट में ऊर्जा की एक पागल मात्रा होती है, लेकिन यह केवल सतह के माध्यम से इसे ब्रह्मांड में जारी कर सकता है जो बहुत छोटा है।

सवाल यह है कि न्यूट्रॉन तारे को ठंडा होने में कितना समय लगता है? उत्तर न्यूट्रॉन सितारों के भौतिकी के उस हिस्से पर निर्भर करता है, जो व्यवहार में बहुत अध्ययन नहीं किया गया है: न्यूट्रिनो का ठंडा होना! आप देखते हैं, अगर फोटॉन (विकिरण) साधारण, बैरोनिक पदार्थ द्वारा अच्छी तरह से अवशोषित हो जाते हैं, तो न्यूट्रिनो स्वतंत्र रूप से एक न्यूट्रॉन स्टार से गुजर सकते हैं। सबसे तेज़ मामले में, न्यूट्रॉन तारे 10 ¹⁶ में स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग से शांत और छिप सकते हैंवर्ष, अर्थात्, ब्रह्माण्ड की आयु के एक लाख गुना समय में "केवल"। लेकिन धीमे मामलों में इसे 10 ²⁰ से 10 से ²² साल तक का समय लग सकता है - यानी आपको थोड़ा इंतजार करना होगा।

लेकिन वहाँ अन्य सितारे तेजी से काले हो रहे हैं।

अधिकांश सितारे - एक पूंछ के साथ 99% - सुपरनोवा नहीं बनते हैं, और जीवन के अंत में वे धीरे-धीरे सफेद बौनों को सिकोड़ते हैं। धीरे-धीरे यह केवल सुपरनोवा की तुलना में होता है: इसमें दसियों और सैकड़ों हजारों साल लगते हैं, और कुछ सेकंड और मिनट नहीं, लेकिन यह अभी भी काफी तेज है ताकि तारे के कोर के सभी तापों को बचाया जा सके। अंतर यह है कि 16 किमी के व्यास के साथ एक क्षेत्र में इसे समाप्त करने के बजाय, पृथ्वी के साथ "केवल" के आकार में एक वस्तु को संलग्न किया जाता है, यानी एक हजार गुना बड़ा।

इसका मतलब यह है कि यद्यपि सफेद बौनों का तापमान बड़ा हो सकता है - 20,000 K से अधिक, अर्थात, सूर्य की तुलना में तीन गुना अधिक - वे न्यूट्रॉन सितारों की तुलना में बहुत तेजी से ठंडा होते हैं।

सफेद बौनों के लिए न्यूट्रिनो उत्सर्जन नगण्य है, अर्थात मुख्य विकिरण सतह से आता है। यह गणना करते समय कि विकिरण के माध्यम से गर्मी कितनी जल्दी शरीर को छोड़ सकती है, यह पता चलता है कि सफेद बौने (जैसे कि सूर्य से प्राप्त) लगभग 10 ¹⁴ - 10 ¹⁵ वर्षों में शांत हो जाएंगे । यह समय निरपेक्ष शून्य से ऊपर कई डिग्री तक ठंडा करने पर खर्च किया जाएगा।

इसका मतलब यह है कि लगभग 10 ट्रिलियन वर्षों के बाद, या यूनिवर्स की वर्तमान आयु की तुलना में "केवल" 1000 गुना अधिक है, सफेद बौने का सतह तापमान गिर जाएगा ताकि यह दिखाई देना बंद हो जाए। इस समय के बाद, ब्रह्मांड में पूरी तरह से नई वस्तुएं दिखाई देंगी: काले बौने।

इसलिए आपको निराश करना होगा, स्टीव, काले बौने आज मौजूद नहीं हैं। ब्रह्मांड उनके लिए बहुत छोटा है। हमारी गणना के अनुसार, सबसे ठंडा सफेद बौना, सभी ऊर्जा का 0.2% से अधिक नहीं खोता है क्योंकि उनमें से सबसे पहले ब्रह्मांड में दिखाई दिया था। अर्थात्, 20,000 K के तापमान वाले एक सफेद बौने के लिए, इसका मतलब है कि इसका तापमान 19,960 K तक गिर गया है, और वह अभी भी एक अंधेरे तारे से बहुत दूर है।

यह अजीब है कि कैसे हम अपने ब्रह्मांड को चमकदार सितारों से भरे हुए कल्पना करते हैं, विशाल रिक्त स्थान द्वारा अलग-अलग आकाशगंगाओं में एक साथ इकट्ठे होते हैं। जब तक पहला काला बौना दिखाई देता है, तब तक हमारी आकाशगंगाओं का समूह एक एकल, मिल्कड्रोमेडा में विलीन हो जाएगा, जो कभी-कभी उत्पन्न होंगे उनमें से अधिकांश सितारे पहले से ही अपने स्वयं के जल जाएंगे, और शेष लोगों में सबसे छोटा द्रव्यमान होगा, और सबसे लाल और सुस्त होगा।

इसके अलावा, अन्य सभी आकाशगंगाएं हमारी पहुंच को छोड़ देंगी, जो अंधेरे ऊर्जा के लिए धन्यवाद है। जीवन के अस्तित्व की संभावनाएं बहुत कम होंगी, और तारे के साथ-साथ तारे भी आकाशगंगा से बाहर निकलना शुरू कर देंगे, जिससे गुरुत्वाकर्षण प्रभाव तेजी से नए होंगे।

और इस पृष्ठभूमि के खिलाफ, हालांकि, लंबे समय में पहली बार, नई वस्तुएं दिखाई देंगी। और यद्यपि हम कभी भी ऐसी वस्तु को देख और अनुभव नहीं कर पाएंगे, हम प्रकृति के बारे में पर्याप्त जानते हैं ताकि न केवल यह पता चले कि वे मौजूद हैं, बल्कि यह भी कि वे कब और कैसे दिखाई देंगे। और अपने आप में यह विज्ञान के सबसे आश्चर्यजनक गुणों में से एक है!

एथन नंबर 98 से पूछें: सितारे कब निकलेंगे?

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