आर डोराडसवरील नवीन अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की वैश्विक धूळ महाकाय ताऱ्यांचे वारे चालवत नाही

स्वीडनमधील चाल्मर्स युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजीमधील खगोलशास्त्रज्ञांच्या नेतृत्वाखालील संशोधन लाल राक्षस ताऱ्यांमधील वाऱ्यांच्या निर्मितीबद्दलच्या मूलभूत खगोलभौतिकी सिद्धांताला आव्हान देते. आर डोराडस या ताऱ्यावर केंद्रीत केलेल्या अभ्यासाने असा निष्कर्ष काढला आहे की या ताऱ्यांमधून मोठ्या प्रमाणावर पदार्थ बाहेर काढण्यासाठी वैश्विक धूळ पुरेसे सामर्थ्य नाही, असे सूचित करते की वास्तविक चालक आंतरिक गतिमान प्रक्रिया आहेत. Astronomy & Astrophysics या वैज्ञानिक जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेल्या या शोधासाठी मॉडेल्सचे पुनर्मूल्यांकन आवश्यक आहे जे तारे त्यांच्या जीवनाच्या अंतिम टप्प्यात आवश्यक घटकांसह विश्व कसे समृद्ध करतात हे स्पष्ट करतात.

पृथ्वीपासून अंदाजे 180 प्रकाश-वर्षांवर असलेल्या ताऱ्याच्या वातावरणाचे विश्लेषण करण्यासाठी या तपासणीत अत्याधुनिक निरीक्षण तंत्रज्ञानाचा वापर करण्यात आला. लोकप्रिय मान्यतेच्या विरुद्ध, सिलिकेट्स आणि ॲल्युमिना बनलेले धुळीचे कण तारेचा प्रकाश पकडण्यात आणि गुरुत्वाकर्षणावर मात करण्यात अकार्यक्षम आहेत. शास्त्रज्ञांच्या टीमने हे दाखवून दिले की, अगदी आशावादी परिस्थितीतही, धूलिकणावरील रेडिएशनचा दाब निरीक्षण केलेल्या वस्तुमानाच्या नुकसानाचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी अपुरा आहे, ज्यामुळे तारकीय उत्क्रांतीबद्दल नवीन सिद्धांतांचा मार्ग मोकळा होतो.

शास्त्रीय सिद्धांत तपासात आहे

अनेक दशकांपासून, रेड जायंट्समधील तारकीय वाऱ्यांचे स्पष्टीकरण देणारे प्रमुख मॉडेल रेडिएशनच्या दाबावर आधारित होते. सिद्धांताने असे मानले आहे की ताऱ्याने उत्सर्जित केलेले फोटॉन नवीन तयार झालेल्या धूलिकणांना त्याच्या वरच्या वातावरणात ढकलतात आणि ही धूळ त्याच्याबरोबर वायू खेचून घेते, ज्यामुळे अंतराळात सामग्रीचा सतत प्रवाह निर्माण होतो. विकसित ताऱ्यांमधील वस्तुमान हानी समजून घेण्यासाठी ही यंत्रणा कोनशिला मानली गेली. तथापि, आर डोराडसच्या तपशीलवार निरीक्षणातून वेगळे वास्तव समोर आले. धुळीने परावर्तित होणाऱ्या ध्रुवीकृत प्रकाशाच्या विश्लेषणातून असे दिसून आले की धान्यांचा आकार सरासरी फक्त 0.1 मायक्रोमीटर असतो आणि ते प्रामुख्याने प्रकाश शोषून घेण्याऐवजी विखुरणाऱ्या पदार्थांनी बनलेले असतात. संगणक सिम्युलेशनने पुष्टी केली की या परस्परसंवादामुळे एक अतिशय कमकुवत शक्ती निर्माण होते, जी ताऱ्याच्या शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण खेचण्यावर मात करू शकत नाही. शोध एक प्रतिमान बदल दर्शवते, जे दर्शविते की धूळ हा वस्तुमान बाहेर काढण्याचे कारण नसून एक परिणाम आहे.

अत्याधुनिक तंत्रज्ञानासह अचूक निरीक्षणे

जगातील सर्वात प्रगत वेधशाळांमध्ये स्थापित केलेल्या अत्याधुनिक उपकरणांच्या वापरामुळे आगाऊपणा शक्य झाला. खगोलशास्त्रज्ञांच्या टीमने चिलीमधील युरोपियन सदर्न ऑब्झर्व्हेटरी येथे व्हेरी लार्ज टेलिस्कोप (VLT) वर बसवलेले SPHERE साधन वापरले. प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाचे विश्लेषण करण्याच्या SPHERE च्या क्षमतेने शास्त्रज्ञांना अभूतपूर्व अचूकतेने धुळीच्या कणांचे भौतिक गुणधर्म निर्धारित करण्यास अनुमती दिली आहे, ध्रुवीकृत सनग्लासेस सारखे कार्य करते जे तारेच्या तीव्र चकाकी फिल्टर करून त्याच्या सभोवतालच्या सामग्रीचे सूक्ष्म तपशील प्रकट करतात.

हा डेटा अटाकामा लार्ज मिलिमीटर/सबमिलीमीटर ॲरे (ALMA) च्या संग्रहित प्रतिमांसह पूरक होता, जो चिलीमध्ये स्थित आणखी एक दुर्बिण आहे जो ताऱ्यापासून दूर असलेल्या प्रदेशांमध्ये थंड वायू आणि धूळ मॅप करतो. वेगवेगळ्या तरंगलांबींवर विश्वाचे निरीक्षण करणाऱ्या या दोन डेटा स्रोतांच्या संयोजनाने आर डोराडसच्या पर्यावरणाचे संपूर्ण, त्रिमितीय दृश्य प्रदान केले. या बहुआयामी पध्दतीनेच संघाला रेडिएटिव्ह ट्रान्सफर मॉडेल्सची कठोरपणे चाचणी करण्याची परवानगी दिली आणि शास्त्रीय सिद्धांत निरीक्षणात्मक पुराव्यांसमोर टिकत नाही असा निष्कर्ष काढला.

ताऱ्याच्या अंतर्गत प्रक्रियांची भूमिका

धूळ यंत्रणा मुख्य चालक म्हणून नाकारल्यामुळे, संशोधकांचे लक्ष ताऱ्याच्या अंतर्गत गतिशीलतेकडे वळले. आर डोराडस सारखे लाल दिग्गज अशांत आणि अस्थिर जग आहेत.

मुख्य प्रक्रियांपैकी एक म्हणजे तारकीय पल्सेशन. तारा नियमित चक्रांमध्ये विस्तारतो आणि आकुंचन पावतो, जो आर डोराडसमध्ये 175 आणि 332 दिवस टिकतो. या स्पंदनांमुळे शक्तिशाली शॉक वेव्ह निर्माण होतात ज्या तारकीय वातावरणातून प्रसारित होतात, यांत्रिकरित्या मोठ्या प्रमाणात वायू उच्च उंचीवर उचलतात.

आणखी एक महत्त्वाचा घटक म्हणजे संवहन. गरम प्लाझ्माचे महाकाय बुडबुडे, आपल्या सूर्यापेक्षा मोठे, आतील भागातून पृष्ठभागावर उगवतात, जिथे ते उष्णता सोडतात, थंड होतात आणि परत खाली डुंबतात. ही “उकळणारी” गती अत्यंत अशांतता निर्माण करते जी सामग्री बाहेर टाकण्यास देखील योगदान देते.

या अंतर्गत यंत्रणा आता ताऱ्यापासून दूर असलेल्या सामग्रीचा प्रवाह सुरू करण्यासाठी, नंतर थंड, अधिक दूरच्या प्रदेशात धूळ तयार होण्यासाठी परिस्थिती निर्माण करण्यासाठी प्रामुख्याने जबाबदार मानल्या जातात.

आर डोराडस या ताराविषयी तपशील

R Doradus अनेक कारणांमुळे खगोलशास्त्रज्ञांसाठी एक आदर्श अभ्यास वस्तू आहे. पृथ्वीच्या समीपतेमुळे ते आकाशातील सर्वात मोठ्या कोनीय व्यासांपैकी एक बनते, ज्यामुळे दुर्बिणींना त्याच्या पृष्ठभागाचे आणि वातावरणाचे तपशील सोडवता येतात जे अधिक दूरच्या ताऱ्यांमध्ये पाहणे अशक्य आहे.

एसिम्प्टोटिक जायंट ब्रांच (एजीबी) तारा म्हणून वर्गीकृत, हा कमी-ते मध्यवर्ती-वस्तुमान ताऱ्यांच्या दिशेने उत्क्रांतीचा एक प्रगत टप्पा दर्शवतो, जो सूर्य अब्जावधी वर्षांत होईल त्याप्रमाणे. त्याची ऑक्सिजन-समृद्ध रचना आणि वस्तुमान कमी होण्याचा दर या ताऱ्यांच्या वर्गाचे प्रतिनिधी आहेत.

विश्वाच्या उत्क्रांतीचे परिणाम

लाल राक्षस ज्या प्रकारे वस्तुमान गमावतात ती वैश्विक पर्यावरणशास्त्रासाठी मूलभूत प्रक्रिया आहे. हे तारकीय वारे कार्बन, नायट्रोजन आणि ऑक्सिजनसारख्या जड घटकांसह आंतरतारकीय माध्यमाच्या समृद्धीचे मुख्य स्त्रोत आहेत.

हे घटक, ताऱ्यांच्या गाभ्यामध्ये बनलेले, नवीन तारे, ग्रह प्रणाली आणि शेवटी, आपल्याला माहित असलेल्या जीवनाच्या निर्मितीसाठी आवश्यक बिल्डिंग ब्लॉक्स आहेत.

हे वारे चालविणाऱ्या यंत्रणेची अचूक माहिती गॅलेक्टिक उत्क्रांतीच्या मॉडेल्ससाठी अत्यावश्यक आहे. R Doradus बद्दलच्या नवीन शोधामुळे या मॉडेल्सचे पुनरावलोकन करणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे आकाशगंगा किती लवकर राहण्यायोग्य बनतात याबद्दलचे अंदाज बदलू शकतात.

तपासाच्या भविष्यातील ओळी

संशोधन कार्यसंघ प्रस्तावित नवीन यंत्रणा समजून घेण्यासाठी आर डोराडसचे निरीक्षण सुरू ठेवण्याची योजना आखत आहे. ताऱ्याचे त्याच्या पल्सेशन चक्रात अनुसरण करणाऱ्या निरीक्षण मोहिमा राबविणे हा उद्देश आहे.

ही निरीक्षणे आम्हाला पल्सेशन आणि कन्व्हेक्शन इव्हेंट्सचा मास इजेक्शनशी थेट संबंध ठेवण्यास अनुमती देईल, वाऱ्याच्या सुरुवातीच्या प्रवेगात या प्रक्रियेची भूमिका तपासू शकेल. ताऱ्यांच्या जीवनाच्या अंतिम टप्प्याचे अधिक परिपूर्ण आणि अचूक चित्र तयार करण्यासाठी संकलित केलेल्या डेटाचा उपयोग सैद्धांतिक मॉडेल्स आणि संगणक सिम्युलेशन, भौतिकशास्त्र, रसायनशास्त्र आणि खगोलशास्त्र एकत्रित करण्यासाठी केला जाईल.

विश्लेषण केलेल्या धूळची रचना

आर डोराडसच्या आजूबाजूच्या धुळीचे तपशीलवार विश्लेषण हे शोधासाठी महत्त्वाचे होते. ध्रुवीय डेटावरून असे दिसून आले आहे की धान्य मुख्यतः सिलिकेट आणि ॲल्युमिना यांचे बनलेले आहे, जे प्रकाश शोषण्यापेक्षा विखुरण्यास अधिक प्रभावी आहे. लोह-समृद्ध धान्य, जे किरणोत्सर्ग अधिक कार्यक्षमतेने शोषून घेतात, ते तारकीय वारा चालविण्यास महत्त्वपूर्ण योगदान देण्यापूर्वी ते त्वरीत गरम होतात आणि उदात्तीकरण करतात.