তারার জন্ম-মৃত্যু-জীবনচক্র

A Sequence Diagram of the Life Cycle of the Stars

       মহাজাগতিক জ্যোতিষ্কগুলোর মধ্যে আমাদের কাছে সবচেয়ে পরিচিত হলো তারা। রাতের খোলা আকাশের দিকে তাকালেই অসংখ বিন্দু বিন্দু আলোর উত্স জ্বলজ্বল করে ওঠে। অন্ধকারের মধ্যে স্থায়ীভাবে খোদাই করা মনে হলেও এরা কিন্তু চিরস্থায়ী না, এরা জন্মায়, জীবদ্দশায় কিছু পর্যায় অতিক্রম করে মৃত্যুবরণ করে অথবা নতুন করে জন্ম নেয়।

• Nebula 

      আমরা জানি মহাকাশে বিভিন্ন গ্যাস বিভিন্ন জায়গায় একসাথে মেঘের মত পুঞ্জিভূত হয়ে থাকে। একে nebula বলে. "nebula" একটি Latin শব্দ যার অর্থ মেঘ। কিন্তু এই nebula শুধুই গ্যাসের মেঘ না, এর মধ্যে কিছু অংশ গ্যাস plasma অবস্থাতেও থাকে (plasma পদার্থের একটি অবস্থা. কোনো গ্যাসকে প্রচন্ড উত্তপ্ত করলে গ্যাসের অনু-পরমানু গুলো আয়নিত হয়ে যায়, একে plasma বলে)। nebula-র মধ্যে প্রধানত দুটি গ্যাস থাকে - hydrogen আর helium। 

       বাংলায় nebula-র একটা খূব সুন্দর নাম আছে, রবীন্দ্রনাথ ঠাকুরের দেওয়া, নীহারিকা।

• Protostar 

      Nuton-এর মহাকর্ষ সুত্র অনুযায়ী আমরা জানি, প্রত্যেকটি জিনিস প্রত্যেকটি জিনিসকে আকর্ষণ করে। এই আকর্ষণ এর পরিমান জিনিস দুটির মধ্যে দুরত্ব কমলে বাড়ে, আর দুরত্ব বাড়লে কমে যায়। এই কারণে nebula-র মধ্যে গ্যাসগুলো মেঘের মত ঘন থাকার ফলে পরস্পরকে আকর্ষণ করে সংকুচিত হতে থাকে। একে protostar বলে। যত সংকুচিত হতে থাকে তত এদের অনু-পরমানুর মধ্যে সংঘর্ষ বেড়ে যায়, ফলে তত এর উষ্ণতা বাড়তে থাকে। উত্তপ্ত হতে হতে একটা নির্দিষ্ট উষ্ণতায় এসে গেলে nuclear fission হয়। অর্থাত উত্তপ্ত পুঞ্জিভূত গ্যাসের মেঘ একত্র হয়ে তার মধ্যে বিস্ফোরণ শুরু হয়। এইভাবে একটা নতুন তারা তৈরী হয়।

• Main Sequence Star 

      তারার জন্মের পর তার প্রধান উপাদান থাকে hydrogen গ্যাস। যখন কোনো protostar-এর কেন্দ্রের উষ্ণতা 1কোটি ⁰C হয়ে যায়, সেখানে রাসায়নিক ক্রিয়া শুরু হয়ে যায়, ফলে hydrogen helium-এ পরিনত হয়ে যায়। এই অবস্থাকে main sequence বলে। এই অবস্থায় hydrogen ছাড়া অন্য কোনো পদার্থকে রাসায়নিক বিক্রিয়া করানোর ক্ষমতা থাকেনা। আমাদের সূর্য এখন এই অবস্থায় আছে। এই অবস্থাকেই তারার পরিনত বয়স বলা হয়।

• Red Giant 

       Main sequence-এর পর যখন তারার কেন্দ্রে helium-এ পরিনত করার মত আর hydrogen থাকেনা, তখন তারার অভিকর্ষ বাড়তে থাকে অর্থাত বিস্ফোরণ বন্ধ হয়ে গিয়ে কেন্দ্রের দিকে আকর্ষণ বাড়তে থাকে।

ফলে তারাটা সংকুচিত হতে থাকে, এর সাথে সাথে কেন্দ্রও উত্তপ্ত হতে থাকে। কেন্দ্রের উষ্ণতা যখন 10 হাজার কোটি K হয়ে যায়, helium রাসায়নিক বিক্রিয়া করে carbon আর oxygen-এ পরিনত হতে শুরু করে। 

3 He⁴ → C¹² ± energy 

C¹² + He⁴ → O¹⁶ ± energy

       এইভাবে আবার বিস্ফোরণ আর রাসায়নিক বিক্রিয়া শুরু হওয়ার ফলে কেন্দ্রের সংকোচন থেমে যায়, ফলে চাপ আর উষ্ণতা বাড়তে থাকে। ফলে কেন্দ্রের চারিদিকের hydrogen রাসায়নিক বিক্রিয়া করে বিস্ফোরণ করতে থাকে। বিস্ফোরণের ফলে বাইরের দিকে চাপ তৈরী হয়, ফলে তারাটা আয়তনে বাড়তে থাকে। এর সাথে সাথে তারাটার বাইরের দিকের উষ্ণতা কমতে থাকে, ফলে তারাটা দেখতে লাল কিম্বা কমলা রঙের হয়ে যায়। এই অবস্থাকে red giant বলে।

• Planetary Nebula 

       বিস্ফোরণ আর রাসায়নিক বিক্রিয়ার শেষের দিকে তারার কেন্দ্রে carbon আর oxigen থাকে। এতে কোনো বিস্ফোরণ বা রাসায়নিক বিক্রিয়া হয়না, ফলে তারাটার কেন্দ্র সংকুচিত হয়ে ঘন হতে থাকে।

এর ফলে যে গ্যাস বা plasma জাতীয় পদার্থ থাকে কেন্দ্রের বাইরের দিকে সেগুলো কেন্দ্র থেকে বিচ্ছিন্ন হতে থাকে। এই গ্যাস আর plasma তারার কেন্দ্রের বাইরে একটা মেঘের মত আস্তরণ তৈরী করে। যত বেশি গ্যাস বা plasma জমা হতে থাকে তত বেশি মেঘের মত আস্তরনটা ঘন হতে থাকে, ফলে তার উষ্ণতা বাড়তে থাকে। যখন উষ্ণতা 30হাজার K-এর বেশি হয়ে যায় তখন মেঘের মত গ্যাসীয় plasma-র আস্তরনটা উজ্জ্বল হয়ে আলো বিকিরণ করতে থাকে। একে planetary nebula বলে।

• White Dwarf 

       planetary nebula-র শেষের দিকে যখন তারার মধ্যে আর জ্বালানি থাকেনা, তারাটা ঠান্ডা হতে শুরু করে, ফলে সংকুচিত হতে থাকে, আয়তনে কমে যায় আর ঘনত্ব বাড়তে থাকে। একে white dwarf বলে। একটা white dwarf-এর চেহারা মোটামোটি পৃথিবীর মতই হয়, কিন্তু তার ভর খুব বেশি হয়।

 একটা white dwarf-এর গড় ঘনত্ব হতে পারে সূর্যের ঘনত্বের 10 লক্ষ্য গুন, একটা sugar cube-এর মত white dwarf-এর ভর হতে পারে 1 টন। white dwarf যত সংকুচিত হতে থাকে তত তার অভিকর্ষ বেড়ে যায়, ফলে আরো সংকুচিত হতে থাকে, ফলে এর কেন্দ্রের উষ্ণতা বাড়তে থাকে। উষ্ণতা বাড়তে বাড়তে যখন সেটা carbon-কে রাসায়নিক ক্রিয়া করানোর ক্ষমতা পায়, carbon রাসায়নিক বিক্রিয়া করে magnesium-এ পরিনত হয়। 

C¹² + C¹² → Mg²⁴ ± energy

white dwarf-এর উষ্ণতা 30 হাজার K থেকে 10 লক্ষ্য K হয়।

white dwarf-কে বাংলায় বলা হয় শ্বেত বামন।

• Black Dwarf 

      White dwarf-এর শেষের দিকে magnesium iron-এ পরিনত হয়ে যায়। 

magnesium → iron ± energy

       পরস্পর বিস্ফোরণের ফলে যখন white dwarf-এর উষ্ণতা আর ক্ষমতা কমে আসে, তার বিকিরিন ক্ষমতাও কমে যায়। প্রায় 4 হাজার K-এর মত উষ্ণতায় এসে গেলে তার উজ্জ্বলতাও কমে যায়। একে black dwarf বলে।

• Supernova 

       যেসব তারার ভর সূর্যের ভরের 8 গুনের থেকে বেশি তারা main sequence-এর পর যে red giant-এ পরিনত হয় তাকে red super giant বলে। আমরা আগে দেখেছি এই অবস্থায় carbon আর oxygen তৈরী হয়। red super giant অবস্থার শেষের দিকে carbon রাসায়নিক বিক্রিয়া করে neon এবং magnesium আর oxygen রাসায়নিক বিক্রিয়া করে silicon আর sulpher তৈরী হয়, অবশেষে silicon আর sulpher রাসায়নিক বিক্রিয়া করে iron তৈরী করে।  

carbon → neon ± energy 

 

magnesium + oxygen → silicon + sulpher ± energy 

silicon + sulpher → iron ± energy

       iron তারার একেবারে কেন্দ্রে থাকে। iron আর রাসায়নিক বিক্রিয়া করতে পারেনা, কিন্তু করতে চায়, তাই শক্তি সংগ্রহের জন্য তারাটা আরো সংকুচিত হতে থাকে। এই সংকোচন খুব তাড়াতাড়ি হয়, প্রায় 500 mile ব্যাস থেকে 12 mile ব্যাসে চলে আসতে পারে মাত্র 1 sec.-এ। অবস্থার এই পরিবর্তনের ফলে তারার পরমানুগুলোর electron আর proton একত্র হয়ে nutron তৈরী করে। এই অবস্থায় যে শক্তি তৈরী হয়, তা 10 বছর ধরে 100টা তারার মধ্যে রাসায়নিক বিক্রিয়া করাতে পারে। এই শক্তির ফলে তারার কেন্দ্রের বাইরের দিকে প্রচন্ড বিস্ফোরণ শুরু হয়। এই বিস্ফোরণের তরঙ্গ তারার বাইরের দিকে 1 কোটি mile / ঘন্টা বেগে ছড়িয়ে পরে। এই বিস্ফোরনকে supernova বলে। এর কিছুদিন সময় পর তারার যা কিছু বাকি পড়ে থাকে তা সূর্যের থেকে 100 কোটি গুন উজ্জ্বল হয়ে আলো বিকিরণ করতে থাকে। এর 1 মাস সময় পর এর উজ্জ্বলতা কমতে থাকে, আর কয়েক বছর পর আর দেখা যায়না।

       supernova-র পর তার কেন্দ্রের চারিদিকে যেসব পিদার্থ বিস্ফোরণের অবশেষ হিসেবে থাকে সেগুলো ধীরে ধীরে বিচ্ছিন্ন হয়ে যেতে থাকে এবং নতুন একটা nebula তৈরী করে। আর যে কেন্দ্রটা পড়ে থাকে সেটা nutron star বা black hole-এ পরিনত হয়।

       যে supernova বিস্ফোরণের পর সরাসরি black hole তৈরী হয় তাকে hypernova বলা হয়।  

• Neutron Star 

      যেসব তারার ভর সূর্যের ভরের 9 গুন থেকে 25 গুনের মধ্যে, supernova বিস্ফোরণের পর তারা Nutron star-এ পরিনত হয়। Nutron star-এর মধ্যে প্রায় পুরোটাই nutron থাকে। কারন আমরা দেখেছি supernova-র আগে তারার কেন্দ্রে nutron তৈরী হয়ে যায়। এই nutron star গুলো খুবই উত্তপ্ত থাকে, আর সংকুচিত হতে পারেনা। একটা nutron star-এর ভর সূর্যের ভরের 1.35 - 2 গুন আর এর ব্যাসার্ধ 12 km। supernova বিস্ফোরণের পর যখন nutron star তৈরী হয় তখন তার ঘূর্ণন বেগ খুব বেশি থাকে, ধীরে ধীরে সেটা কমে যায়। nutron star-এর অভিকর্ষ পৃথিবীর অভিকর্ষের 100 কোটি গুন থাকে। nutron star-এর চৌম্বক ক্ষেত্রের তীব্রতাও খুব বেশি হয়, এর  চৌম্বক ক্ষেত্রের তীব্রতা পৃথিবীর 100 কোটি গুন থাকে। nutron star-এর দুই চৌম্বক মেরু দিয়ে আলোর গতিবেগে কিছু কণা নির্গত হয়, ফলে দুই চৌম্বক মেরুতে উজ্জ্বল আলোক স্তম্ভ তৈরী হয়। পৃথিবীর মতই nutron star-এর চৌম্বক মেরু আর ভৌগলিক মেরু আলাদা থাকে, ফলে চৌম্বক অক্ষ আর ভৌগলিক অক্ষও আলাদা হয়, ফলে nutron star নিজের ভৌগলিক অক্ষে ঘোরার  সাথে সাথে তার দুই মেরুর বিকিরণও পর্যায়ক্রমে ঘুরতে থাকে light house-এর spot light-এর মত। যখন কোনো nutron star-এর বিকিরণ পৃথিবীর দিকে আসে, তা পর্যায়ক্রমে আসে, তাই এদের pulsar বলে। 

• Black Hole 

       যেসব তারার ভর সূর্যের ভরের 25 গুন থেকে 40 গুনের মধ্যে, supernova বিস্ফোরণের পর তারা প্রথমে nutron star-এই পরিনত হয়। কিন্তু এই ধরনের nutron star-এর শক্তি (যে শক্তিতে নিজের চেহারা অক্ষুন্ন রাখা যায়) তার ভরের পক্ষে যথেষ্ট থাকেনা। কয়েক সপ্তাহ বা মাস পর এই nutron star খুব ভারী হয়ে যায় এবং তার অভিকর্ষ বেড়ে যায়,  ফলে সে আবার সংকুচিত হতে শুরু করে। এর ফলে তার কেন্দ্রের ঘনত্ব বাড়তে থাকে, ফলে অভিকর্ষ আরো বাড়তে থাকে। এইভাবে অভিকর্ষ বাড়তে বাড়তে তার আকর্ষণ ক্ষমতা এত বেড়ে যায় যে তার আকর্ষণ ক্ষমতার মধ্যে যদি আলো এসে পড়ে তাহলে আলোও বেরোতে পারেনা, একে black hole বলে। 

       যেসব তারার ভর সূর্যের ভরের 40 গুনের থেকে বেশি, supernova (hypernova) বিস্ফোরণের পরই তার কেন্দ্রের অভিকর্ষ খুব বেড়ে যায়, ফলে সে সংকুচিত হয়ে সরাসরি black hole-এ পরিনত হয়। 

       এই নিয়ে গবেষণা চলছে, এখনো এই নিয়ে কোনো নির্দিষ্ট সিদ্ধান্তে আসা যায়নি। বলা হয়, এখানে পদার্থবিদ্যার অনেক সূত্রই কাজ করেনা। Einstine-এর theory of relativity অনুযায়ী বলা হয়, black hole-এর মধ্যে সময় থেমে যায়। 

[ In photo: A black hole in front of Milky Way (our galaxy) which

                  is passing through the background behind the black hole.

  For animation click on this link:

  http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/03/Black_hole_lensing_web.gif ]

সব pulsar-ই nutron star কিন্তু সব nutron star-ই pulsar নয় 

       আমরা জানি, পৃথিবীর মতই nutron star-এর চৌম্বক মেরু (magnetic pole) আর ভৌগলিক মেরু (geographical pole) আলাদা থাকে, ফলে চৌম্বক অক্ষ (magnetic axis) আর ভৌগলিক অক্ষ (geographical axis)-ও আলাদা হয়, ফলে nutron star নিজের ভৌগলিক অক্ষে ঘোরার  সাথে সাথে তার দুই মেরুর বিকিরণও পর্যায়ক্রমে ঘুরতে থাকে light house-এর spot light-এর মত। যদি কোনো গ্রহ (ধরা যাক রেখাচিত্র অনুযায়ী planet A) বা অন্য জ্যোতিষ্ক nutron star-টির বিকিরণের ঘূর্ণনক্ষেত্র বরাবর থাকে, তাহলে সেই গ্রহ বা জ্যোতিষ্ক nutron star-টির pulse (পর্যায়ক্রমে বিকিরণ) পাবে। কিন্তু  যদি কোনো গ্রহ (ধরা যাক রেখাচিত্র অনুযায়ী planet B) বা অন্য জ্যোতিষ্ক nutron star-টির বিকিরণের ঘূর্ণনক্ষেত্র বরাবর না থাকে, তাহলে সেই গ্রহ বা জ্যোতিষ্ক nutron star-টির pulse (পর্যায়ক্রমে বিকিরণ) পাবেনা। সুতরাং রেখাচিত্র অনুযায়ী, planet A-এর ক্ষেত্রে  nutron star-টি একটি pulsar, কিন্তু  planet B-এর ক্ষেত্রে  nutron star-টি pulsar নয়।

পৃথিবী একটি মৃত তারা

প্রথমেই ক্ষমা চেয়ে নিচ্ছি, তথ্যে কোনো ভুল থাকলে জানাবেন।
এখনো পর্যন্ত এটা শুধুমাত্র ধারণা করা হচ্ছে, এই ধারণা কোনো স্বীকৃতি পায়নি।

       তারার জীবনচক্রে আমরা দেখেছি, সূর্যের মত আয়তনের তারাগুলি Nebula থেকে সৃষ্টি হয়ে বিভিন্ন দশা (Protostar, Main Sequence Star, Red Giant, Planetary Nebula, White Dwarf) অতিক্রম করে অবশেষে Black Dwarf-এ পরিনত হয়। এই দশায় তারাটির বেশির ভাগ শক্তি শেষ হয়ে যায়। মহাজগতের বিভিন্ন অংশে বিভিন্ন জায়গায় বিভিন্ন জ্যোতিষ্ক থেকে বিকিরিত তড়িত-চুম্বকীয় তরঙ্গ এবং তার থেকে তৈরী তড়িত-চুম্বকীয় ক্ষেত্র ছড়িয়ে থাকে। Black Dwarf-এর প্রধান উপাদান থাকে লোহা। তড়িত-চুম্বকীয় ক্ষেত্রের মধ্যে একটি লোহার গোলক নিজের অক্ষের চারিদিকে ক্রমাগত ঘুরতে থাকলে তার চৌম্বকত্ব তৈরী হয়। Black Dwarf-এর নিজস্ব শক্তি অনেকটাই কমে যাওয়ার ফলে, অপেক্ষাকৃত বেশি শক্তি সম্পন্ন কোনো তারার ক্ষমতার মধ্যে এলে Black Dwarf-টি তাকে কেন্দ্র করে ঘুরতে থাকে। পৃথিবীর সাথে তুলনা করলে দেখা যায়, পৃথিবীর কেন্দ্রের বেশির ভাগ অংশই লোহা, পৃথিবীর চৌম্বকত্ব আছে, এবং পৃথিবী সূর্যকে কেন্দ্র করে ঘুরছে। পৃথিবী আর সূর্যের বয়স তুলনা করলে দেখা যায়, সূর্যের বয়স 450 কোটি বছর আর পৃথিবীর বয়স 454 কোটি বছর। সুতরাং বলা যায় যে, পৃথিবী সূর্যের মতই একটি তারা ছিল, এখন সে একটি Black Dwarf।