ब्रह्मांड में बहुत सारे चमकदार तारे हैं जो हमें प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से ब्राह्मण को देखने और समझने में मदद करते हैं। तारे ब्रह्मांड की सबसे मूल इकाई माना जाता है जिसको हम समझ के, उनके विकास से और ब्रह्मांड के बारे में जान सकते हैं। हमारा विज्ञान से सबसे महत्वपूर्ण सवाल है की तारे कैसे बनते है, उनका मृत्यु कैसे होता है, उनका विकास कैसे (Growth or Evolve) होता है, और उन के पास क्या-क्या गुण होते है ?
सामान्य जानकारी के अनुसार यह माना जाता है या यह मान लिया गया है कि तारे या तारों का निर्माण गुरुत्वाकर्षण बल के कारण होता है जब किसी अंतरतारकीय गैस के बादल में एक निश्चित द्रव्यमान हो जाता है तब गुरुत्व गुरुत्वाकर्षण बल के कारण वह द्रव्यमान सिकुड़ कर एक प्रोटोस्टार (Protostar) बनाता है यह सिद्धांत पुराना है इसका सुझाव शायद न्यूटन ने सबसे पहले दिया था परंतु आजकल के नए शोध से यह पता चलता है कि तारे का जन्म ब्रह्मांड में मौजूद या हमारी आकाशगंगा में मौजूद फैले हुए अंतरतारकीय पदार्थ के संघनन से भी होता है।
तारों का निर्माण या तारों का जन्म कई पैमानों पर निर्भर रहता है जिसमें एक गुरुत्वाकर्षण बल सबसे महत्वपूर्ण है और गुरुत्वाकर्षण बल के विरुद्ध कार्य करने वाले क्रियाएं भी बहुत सारी है।
अगर हम गैलेक्टिक स्केल (Galactic scale) पर देखे तो अंतरतारकीय पदार्थ की प्रवृत्ति (Tendency) गुरुत्वाकर्षण बल के कारण संघनित (Condense) होकर Star Formation Clouds का निर्माण करती है और इसको गांगेय ज्वार बल (Galactic tides Force) के द्वारा संतुलित किया जाता है। तारों का निर्माण वहां संभव होता है जहां Star Formation Clouds में मौजूद गैस खुद की गुरुत्वाकर्षण बल (Gravity) से इतनी सघन हो जाए की इन ज्वारीय बलों पर काबू पा सके। तथा इस Scale मे Galaxies और Giant Molecular clouds (GMCs) और इनके संरचनाएं पे बात करते है और ये भी बात करते है कि Galaxies और GMCs कैसे बनते है और कैसे evolve होते है तथा Star Formation Rate (SFR) और Initial Mass Function (IMF) क्या है। GMCs, जो most star formation का nursery है।
शायद In Galactic scale मे supersonic turbulence के कारण star formation होता हो।
अगर Intermediate Scales पर तारों के बनाने की प्रक्रिया पर बात किया जाए तो इसमें गुरुत्वाकर्षण बल (Gravity) को संतुलित करने के लिए विशाल आणविक बादलों, चुंबकिये क्षेत्र और अशांति (Turbulence) बहुत प्रमुख माने जाते है Turbulence तो दोनों तरफ से कार्य करता है यानि यह किसी Regions मे एक जगह पे Gravitational contraction चालू करके वहाँ की Density को बढ़ाता है और उसके बाद उसमे बने core को Collapse करने मे मदद करता है तथा High dense मे Gravity के प्रभाव को कम करने मे भी मदद करता है।
और अगर हम छोटे Scales पर बात करें तब गुरुत्वाकर्षण बल (Gravitational force) को संतुलित करने के लिए Thermal Pressure सबसे महत्वपूर्ण होता है गुरुत्वाकर्षण और Thermal Pressure की वजह से जो Clouds बनते हैं उनके Core में तारा का जन्म होने लगता है। इस Scale मे Dense cores से लेकर उनके द्वारा बनाए गए Protostellar system तक की बात होती है।
According to Annual Review Paper which tittle "Theory of Star Formation" written by C.F. McKee and E.C. Ostriker, Star formation की समस्या को दो भागों मे बटां जा सकता है
1. Microphysics: जिसमे हम Individual stars या Binaries Stars के formation की बात करते है तथा उनकी जो Properties होती है वो इस बात पे निर्भर करती है कि वो कहां form हो रही है? और Protostellar Disks and Jets क्या होती है? क्या सभी द्रव्यमान वाले तारे का उनका लगभग सारा Mass gravitational collapse के कारण होता है ?
2. Macrophysics: इसमे Stars, ranging from clusters to galaxies की निर्माण की बात होती है। और इसमे वो चीजे भी आ जाएंगी जो हमने Galactic scale मे देखा उनकी सारी समस्याओं को हम इस category मे रखेंगे। जैसे Galaxies और GMCs कैसे बनते है? Interstellar medium (ISM) in a galaxy या GMCs मे किस Rate से star formation होता है? What about IMF? कैसे अधिकांश तारे clusters के इतने dense environment मे form होते है?
Turbulence और Magnetic fields, Molecular Clouds के पतन को रोकने मे बहुत अहम भूमिका होती है परंतु इनका effect Prestellar cores मे कम पड़ जाती है क्योंकि यहाँ पे Turbulence subsonic होती है और Magnetic Field ambipolar diffusion के माध्यम से गैस से अलग हो जाती है। Thermal pressure एक बहुत ही महत्वपूर्ण Force है जो gravity को resist करता है। Gravitational collapse के कारण Cloud का Internal Pressure बढ़ता है Internal Pressure के कारण Cloud फैलाना चाहता है दूसरी ओर, Gravity Cloud को सिकुड़ने से बाध्य करता है इनमे से कौन सा बल प्रभावी होगा यह इस बात पे निर्भर करता है कि Cloud का द्रव्यमान कितना है यदि Internal pressure ज्यादा हो जाए as compare तो gravity तो Cloud टुकड़ों मे खंडित हो जाता है इसके विपरीत gravitation force ज्यादा strong हो जाए तो और अगर Interstellar cloud को gravity के कारण सिकुड़ते हुए नए तारे को जन्म देना है तो उसका एक न्यूनतम द्रव्यमान होना चाहिए उस न्यूनतम द्रव्यमान (Minimum Mass) को Jeans mass कहेंगे।
Turbulence subsonic: Sound की गति से कम गति से interstellar gas clouds के भीतर जो chaotic movements होते है उनको Turbulence subsonic कहते है। ये गति Stars formation और Galaxy की संरचना को भी प्रभावित कर सकती है।
Ambipolar diffusion: एक Plasma के भीतर different rates पर ions and electrons की गति के बारे मे जानकारी देता है। यह तारे के निर्माण में एक भूमिका निभाता है।
जब Clouds के central region एक तरकीय घनत्व (stellar density) प्राप्त कर लेता है तब Thermal Pressure मे वृद्धि के कारण इसका पतन (collapse) की प्रक्रिया पूरी तरह रुक जाती है तब एक भ्रूण तारा (Embryonic star) या प्रोटोस्टार (Protostar) का निर्माण करता है। चुंबकीय क्षेत्र तारों के निर्माण के अंतिम चरण में एक मुख्य भूमिका निभाता है।
इसके अलावा, बहुत सारे System जैसे Binaries Stars, Clusters में बहुत सारे तारे होते है ये तारे खुद एक दूसरे में Interact करके Star Formation के process में एक महत्वपूर्ण योगदान देते हैं तथा Star Formation मे तीन मुख्य कारण Turbulence, Magnetic Field और self-Gravity हो सकती है।
ऐसा माना जाता है कि अधिकांश या लगभग सभी तारे या तो Binary में या एक से अधिक Systems या समूह में होती है। इन समूहों, Binaries या एक से अधिक प्रणालियों में जो तारे और गैस है इनके बीच गुरुत्वाकर्षण Interaction का कारण कोणीय गति का redistribution सबसे महत्वपूर्ण माना जा सकता है जोकि Stars Formation मे जरूरी है।
घने बादलों या घने वातावरण में जब interaction होता है, संभवतः Directly Stellar collision and mergers, तो ये massive stars के formation मे important rule निभाते सकते है।
तारा निर्माण प्रक्रिया में यह देखना भी महत्वपूर्ण हो जाता है कि आकाशगंगा में मौजूद गैस किस दर से तारों में बदलता है? और उनके द्रव्यमान कैसे तारों के साथ Link रहते है? मतलब द्रव्यमान का distribution भी जानना important होता है? किस द्रव्यमान के साथ stars बनते है? और ये सवाल बनाता है कि Star formation processes मे stellar masses का distribution कैसे होता है? तथा Binary and multiple star systems की properties क्या होती है? और the most massive stars का formation कैसे होता है?
आकाश गंगाओं का संरचना इस बात पर भी depend करता है कि तारों का formation किस पर्यावरण या परिस्थिति में हुआ है? और वह किस rate से बने है? जबकि आकाशगंगाओं का निर्माण भी उनके द्रव्यमनों के spectrum पर निर्भर करता है जिनसे वो बने होते है, क्योंकि कम द्रव्यमान वाले तारे फीके होते हैं और धीरे-धीरे उनका विकास होता है जबकि Massive Stars जल्दी evolve होते हैं और उनका विकास भी बहुत तेजी से होता है तथा बहुत-सारा द्रव्यमान और energy release करते हैं जो Interstellar gas को Ionize और heat करते है और Massive Stars heavy elements में धनी होते हैं और संभवतः इनमे से कुछ intergalactic space मे भेक/ छोड़ (expel) देते है।
Galaxy के spirals arms में बहुत से तारों का formation होता है यानि Galaxy के spirals arms को तारों का जन्म स्थान कह सकते हैं क्योंकिSprial arms मे चमकदार युवा तारों (Bright or luminous young stars) का concentration भी ज्यादा होता है तथा इन arms में बहुत से ionized gas के चमकीले बदले होते है। अधिकांश luminous stars का जीवनकाल 10Myr से भी कम होता है, इसलिए stars का formation dense interstellar gas, जो spiral arms में ही मौजूद रहते है, में अभी-अभी हुआ है। Stars formation कुछ galaxy के केंद्र के आस- पास भी होता है जैसे कि हमारे milky way में है। जिन तारों का निर्माण galaxy के केंद्र के नजदीक होता है वे हमें स्पष्ट रूप से नहीं दिख पाते है और उनका वहाँ होने का पता हमे इस बात से चलता है कि जो युवा तारा वहाँ मौजूद है उनके गर्मी के कारण interstellar dust उस गर्म को absorb करके infra-red radiation उत्सर्जित करते है जिनसे हमें उनका पता लगता है। वो गैस जिससे तारे बनते है चाहे वो spirals arms में या galactic nuclei में बन रहे हो वो गैस dense और massive molecular cloud के रूप मे concentrated होते है जो लगभग हाइड्रोजन के molecular form मे होते है। कुछ molecular cloud के नजदीक में dark cloud भी देखें गए है जो आकाशगंगा की चमकीले background के against है क्योंकि आकाशगंगा का background हमे चमकीला दिखाई देता है जबकि इसी background मे हमे dark cloud दिखता है फिर सवाल ये उठता है कि वहाँ पे background इतना bright होने के वायजूद हमे वहाँ पे dark क्यों दिखाई देता है उसका answer है कि यह dark इसलिए दिखाई देते हैं क्योंकि जो बहुत दूर के तारे से आ रही light को interstellar dust absorb कर लेते है।
Dark clouds के नजदीक में कुछ धुंधले young stars भी देखे गए हैं उनमें से एक T Tauri stars है उनका age लगभग 1 Myr होगा। यह T Tauri stars सबसे कम उम्र के visible young stars है और ये ‘pre-main sequence’ के तारे भी है जिनका core अभी इतना गर्म नहीं हुए हैं कि उनके केंद्र में हाइड्रोजन जल सके और इनका main-sequence phase का evolution शुरू हो। इन young stars में से कुछ विशेषरूप dense small dark clouds मे अंतर्निहित होते हैं जो stars formation के लिए सबसे उचित स्थान हो सकता है।
Galaxy mergers and interactions से उम्मीद करते है कि या इससे हमे ये पता चल सकता है कि समय के साथ आकाशगंगाएँ कैसे बढ़ती और विकसित होती हैं?
एक महत्वपूर्ण सवाल है कि Galaxy mergers and interactions के कारण Star-Formation पे क्या प्रभाव पड़ता है? इससे Star-Formation ज्यादा होता है या नही? अगर होता है तो कितना ?
According to Research Paper Which tittle "Effect of galaxy mergers on star-formation rates" written by W. J. Pearson, L. Wang, M. Alpaslan, I. Baldry, M. Bilicki, M. J. I. Brown, M. W. Grootes, B. W. Holwerda, T. D. Kitching, S. Kruk, and F. F. S. van der Tak. इस Research Paper के अनुसार merging galaxies का Star-Formation rate (SFR) कुछ बहुत ज्यादा भिन्न नही है non-merging systems के साथ। जब कोई Galaxies merge हो रही होती है तो Star-Formation rate (SFR) कम होता है in comparison to SFR of non-merging systems.
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Source:
The Physics of star formation by Richard B larson (Yale University) published on 10 Sep. 2003.
"Theory of Star Formation" by C.F. McKee and E.C. Ostriker, 2007
"Effect of galaxy mergers on star-formation rates" written by W. J. Pearson, L. Wang, M. Alpaslan, I. Baldry, M. Bilicki, M. J. I. Brown, M. W. Grootes, B. W. Holwerda, T. D. Kitching, S. Kruk, and F. F. S. van der Tak published 2019.