प्रचंड हिरा

ताऱ्यातील ऊर्जानिर्मिती ही इंधनाच्या अभावी थांबल्यामुळे ताऱ्याचा मृत्यू घडून येतो. ताऱ्याचा मृत्यू होईपर्यंत या ताऱ्यावरचे सर्व वायू ताऱ्याला सोडून गेलेले असतात; मात्र त्याचा अत्यंत आकुंचित स्वरूपातला गाभा मागे राहिलेला असतो. गाभ्याच्या स्वरूपातला हा मृत तारा म्हणजेच श्वेतखुजा तारा. साधारणपणे सूर्याच्या तुलनेत ज्या ताऱ्यांचं वजन सुमारे आठपटींहून कमी असतं, त्या ताऱ्यांचं मृत्यूनंतर अशा श्वेतखुज्या ताऱ्यात रूपांतर होतं. या श्वेतखुज्या ताऱ्यांचा आकार जवळपास पृथ्वीएवढाच असला तरी, त्यांची घनता मात्र प्रचंड असते. या श्वेतखुज्या ताऱ्यांच्या निर्मितीनंतर, त्यांचं तापमान सुरुवातीला एक लाख अंश सेल्सिअसहून अधिक असू शकतं. अत्यंत तप्त असल्यानं हे श्वेतखुजे तारे पांढरट रंगाचे दिसतात. प्रचंड घनतेमुळे त्यांचा अंतर्भाग हा प्रचंड दाबाखाली असतो. सूर्यासारख्या मध्यम आकाराच्या ताऱ्याच्या मृत्यूमुळे निर्माण झालेल्या श्वेतखुज्या ताऱ्यांचे अंतर्भाग, द्रवरूपातल्या कार्बन आणि ऑक्सिजन या मूलद्रव्यांनी भरलेले असतात. मूळ तारा मृत्यू पावल्यानंतर निर्माण झालेला श्वेतखुजा तारा, ऊर्जानिर्मितीच्या अभावी थंड होऊ लागतो. श्वेतखुज्या ताऱ्याच्या द्रवरूपी अंतर्भागाचं तापमान जर पुरेसं कमी झालं, तर त्यातील कार्बनचं स्फटिकीभवन होऊन त्याचं हिऱ्यात रूपांतर व्हायला हवं. श्वेतखुज्या ताऱ्यात अशा प्रकारचं स्फटिकीभवन होण्याची ही गणिती शक्यता सुमारे पंचावन्न वर्षांपूर्वीच व्यक्त केली गेली होती.

युरोपीय अंतराळ संघटनेनं २०१३ साली ‘गाइआ’ नावाचं एक यान अंतराळात सोडलं. पृथ्वीला प्रदक्षिणा घालीत असलेलं हे अंतराळयान आपल्या दीर्घिकेतील ताऱ्यांचा, आतापर्यंतचा सर्वांत अचूक असा त्रिमितीय नकाशा तयार करण्यासाठी ताऱ्यांची माहिती गोळा करीत आहे. गाइआ या यानाकडून गोळा केली जात असलेली ही माहिती टप्प्याटप्प्यानंहिरा हे आपल्याला सुपरिचित असलेलं रत्न आहे. हिरा म्हणजे प्रत्यक्षात स्फटिकाच्या स्वरूपातला कार्बन. योग्य अशा उच्च तापमानाची आणि उच्च दाबाची परिस्थिती निर्माण झाली, की कार्बनचं हिऱ्यात रूपांतर व्हायला लागलं. अशी परिस्थिती पृथ्वीच्या कवचाखालील भागात अस्तित्वात असते. त्यामुळे पृथ्वीच्या या अंतर्भागातील कार्बनचं रूपांतर हिऱ्यांत होऊ शकतं.  प्रसिद्ध केली जात आहे. युरोपीय अंतराळ संघटनेकडून सन २०१८मध्ये, गाइआनं निरीक्षण केलेल्या सुमारे एक अब्ज ताऱ्यांची माहिती संशोधकांना उपलब्ध करून दिली गेली. या सुमारे एक अब्ज ताऱ्यांत अडीच लाखांहून अधिक श्वेतखुज्या ताऱ्यांचा समावेश आहे. श्वेतखुज्या ताऱ्यांची तेजस्विता आणि त्यांचा वर्ण, यांची सांगड घातल्यास त्या श्वेतखुज्या ताऱ्यांची उत्क्रांती, म्हणजे कालानुरूप होणारे बदल अभ्यासता येतात. या उत्क्रांतीचे दोन वेगवेगळे मार्ग ज्ञात आहेत. त्यावरून एखादा श्वेतखुजा तारा कोणत्या गतीनं थंड होतो आहे, ते समजू शकतं. गाइआ अंतराळयानानं पुरवलेल्या माहितीवरून, श्वेतखुज्या ताऱ्यांची उत्क्रांती या दोन ज्ञात मार्गांबरोबरच, एका वेगळ्या मार्गानंही होत असल्याचं दिसून आलं आहे. उत्क्रांतीच्या या तिसऱ्या मार्गानुसार काही श्वेतखुजे तारे अपेक्षेपेक्षा कमी गतीनं थंड होत आहेत. श्वेतखुज्या ताऱ्यांचं कमी गतीनं थंड होणं हे, या ताऱ्यांत एखाद्या कारणामुळे ऊर्जेची निर्मिती होत असल्याचं दर्शवतं. जेव्हा एखाद्या द्रवाचं स्फटिकीभवन होतं, तेव्हा त्या स्फटिकीभवनामुळे उष्णता उत्सर्जित होत असते. ही उष्णता ‘सुप्त उष्णता’ म्हणून ओळखली जाते. कमी गतीनं थंड होणाऱ्या या श्वेतखुज्या ताऱ्यांतही, सुप्त उष्णतेची निर्मिती होत असण्याची शक्यता संशोधकांना वाटते आहे. संशोधकांनी या उष्णतेचा संबंध अर्थातच, श्वेतखुज्या ताऱ्याच्या (कार्बनयुक्त) द्रवरूपी अंतर्भागाच्या स्फटिकीभवनाशी जोडला आहे. हे स्फटिकीभवन म्हणजेच ताऱ्याच्या पोटात होत असलेली प्रचंड आकाराच्या हिऱ्याची निर्मिती!

स्फटिकीभवनास सुरुवात होण्यासाठी श्वेतखुजा तारा पुरेसा थंड व्हावा लागतो. हा कालावधी दीर्घ असतो. त्यामुळे संशोधकांच्या मनात एक प्रश्न उत्पन्न झाला आहे. तो म्हणजे, स्फटिकीभवन होत असलेल्या अशा श्वेतखुज्या ताऱ्यांची वयं नक्की किती असू शकतात? एकट्यानं वावरणाऱ्या श्वेतखुज्या ताऱ्याचं वय समजणं हे तर अवघड असतं! जर या श्वेतखुज्या ताऱ्याला एखादा ‘जिवंत‘ जोडीदार असला, तर काम थोडसं सोपं होतं. कारण त्या जिवंत जोडीदाराचं वय वेगवेगळ्या पद्धतींद्वारे काढणं, हे शक्य असतं. श्वेतखुजा तारा ज्या ताऱ्यापासून तयार झाला आहे तो तारा आणि त्याचा हा जोडीदार तारा, हे दोघेही एकाच वेळी जन्माला आलेले असतात. त्यामुळे या दोन्ही ताऱ्यांची वयं ही सारखीच असल्याचं मानलं जातं. गाइआ अंतराळयानानं पुरवलेल्या माहितीतून श्वेतखुज्या ताऱ्यांचा शोध घेत असता, अलेक्झांडर व्हेन्नर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आपलं लक्ष त्यातील एचडी१९०४१२सी या, दूरदर्शी तारकासमूहातल्या श्वेतखुज्या ताऱ्याकडे वळवलं! हा श्वेतखुजा तारा, ताऱ्यांच्या एका चौकडीचा सभासद आहे. हे सर्व तारे एकमेकांशी गुरुत्वाकर्षणानं जखडले आहेत. या चौकडीपैकी, श्वेतखुज्या ताऱ्याचा शोध जरी गाइआ या यानावरच्या दुर्बिणीद्वारे अलीकडेच लागला असला तरी, या चौकडीतले इतर तीन तारे मात्र अगोदरपासून ओळखीचे आहेत, तसंच ते तारे नेहमीचं आयुष्य जगणारे तारे आहेत. या जोडीदार ताऱ्यांवरून एचडी१९०४१२सी या श्वेतखुज्या ताऱ्याचं वय काढणं शक्य होणार होतं.

एचडी१९०४१२सी या श्वेतखुजा ताऱ्याचं वजन सूर्याच्या तुलनेत सुमारे ऐंशी टक्के असल्याचं गणित, त्याचा शोध लागल्यावर लगेचच मांडलं गेलं. श्वेतखुजा ताऱ्याचं हे वजन पाहता, हा श्वेतखुजा तारा ज्या मूळ ताऱ्यापासून निर्माण झाला आहे, त्या ताऱ्याचं वजन सूर्याच्या तुलनेत सुमारे ३.४ पट असावं. इतक्या वजनाचा तारा साधारणपणे तीस कोटी वर्षं जगतो. या श्वेतखुज्या ताऱ्याचं आजचं तापमान सुमारे ६,३०० अंश सेल्सिअस असल्याचं त्याच्या वर्णपटावरून नक्की झालं आहे. श्वेतखुज्या ताऱ्याच्या बाबतीत हे तापमान इतकं कमी आहे की, या तापमानाला या श्वेतखुज्या ताऱ्याच्या गाभ्यातील सुमारे पासष्ट टक्के भागाचं स्फटिकीकरण झालं असावं. अलेक्झांडर व्हेन्नर आणि त्यांच्या इतर सहकाऱ्यांनी या श्वेतखुज्या ताऱ्याचं वय काढण्यासाठी, या चौकडीतल्या इतर ताऱ्यांचं वय काढण्याचे प्रयत्न सुरू केले.

हे वय जास्तीत जास्त अचूकरीत्या समजण्यासाठी, या संशोधकांनी विविध पद्धतींचा वापर केला. यांत, ताऱ्यांच्या तापमानावर आधारलेली पद्धत, ताऱ्यांच्या गतीवर आधारलेली पद्धत, ताऱ्यांतील विविध समस्थानिकांच्या प्रमाणावर आधारलेली पद्धत, अशा विविध पद्धतींचा समावेश होता. या सर्व पद्धतींद्वारे काढल्या गेलेल्या वयांचा एकत्रित आढावा घेतल्यावर, या चौकडीचं वय हे सुमारे सव्वासात अब्ज वर्षं असल्याचं, या संशोधकांना आढळून आलं. याचा अर्थ, आपली सूर्यमाला निर्माण होण्यापूर्वीच या चौकडीचा जन्म झाला आहे. (आपली सूर्यमाला सुमारे साडेचार अब्ज वर्षांपूर्वी निर्माण झाली.) एचडी१९०४१२सी हा श्वेतखुजा तारा ज्या मूळ ताऱ्यापासून निर्माण झाला, तो तारा फक्त तीस कोटी वर्ष जगला असल्याचं लक्षात घेता, एचडी१९०४१२सी हा श्वेतखुजा तारा थंड होतहोत, आजच्या स्थितीत येण्यास सुमारे सात अब्ज वर्षं लागली असावीत.

आतापर्यंत जरी या श्वेतखुजा ताऱ्याच्या अंतर्भागातील स्फटिकीभवनाचं प्रमाण पासष्ट टक्क्यांपर्यंत पोचलं असलं, तरी त्याचं पूर्ण स्फटिकीभवन होण्यासाठी लागणारा काळ हा आणखी काही अब्ज वर्षांचा असणार आहे. हा श्वेतखुजा तारा पूर्ण थंड होण्यास लागणारा काळ तर ‘अब्जावधी अब्ज’ वर्षांचा असणार आहे. हिऱ्यांत रूपांतरीत होत असलेला हा श्वेतखुजा तारा आपल्या सूर्यमालेपासून फार दूर नाही. त्यामुळे असा श्वेतखुजा तारा जरी प्रथमच सापडला असला तरी, अलेक्झांडर व्हेन्नर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांच्या मते असे अनेक श्वेतखुजे तारे आपल्या सूर्यमालेच्या आसपास असू शकतील. गाइआसारख्या मोहिमांद्वारे कदाचित अशा आणखी श्वेतखुज्या ताऱ्यांचा अल्पकाळात शोधही लागेल. श्वेतखुज्या ताऱ्यांच्या उत्क्रांतीचं चित्र आज अस्पष्ट आहे. एचडी १९०४१२सीसारख्या अशा आणखी श्वेतखुज्या ताऱ्यांचा शोध लागला, तर श्वेतखुज्या ताऱ्यांच्या उत्क्रांतीचं चित्र अधिक स्पष्ट होण्यास मदत होईल.

(छायाचित्र सौजन्य – Mark Garlick / University of Warwick / ESA / D. Ducros )