तारा-गुच्छ क्या है?
तारा-गुच्छ तारों का ऐसा समूह है जो पास-पास हैं और अपने गुरुत्व से बँधे हैं। ये तारे गैस और धूल के एक ही बादल से, लगभग एक ही समय पर जन्मे होते हैं।
इससे दो बड़ी बातें निकलती हैं: सब तारों की उम्र एक होती है और शुरुआती पदार्थ भी एक। फ़र्क़ केवल उनके द्रव्यमान का होता है। इसलिए गुच्छ यह समझने की बढ़िया प्रयोगशाला है कि तारे कैसे जीते और मरते हैं।
नीहारिका (nebula) वही बादल है। युवा गुच्छ अब भी उस चमकती गैस में लिपटे हो सकते हैं जिससे वे बने।
खुला गुच्छ और गोलाकार गुच्छ
गुच्छ मुख्यतः दो प्रकार के होते हैं।
- खुला गुच्छ (open cluster): दर्जनों से कुछ हज़ार तारों का ढीला समूह, कुछ प्रकाश-वर्ष चौड़ा। ज़्यादातर युवा (कुछ लाख से कुछ अरब वर्ष), नीले-सफ़ेद, और आकाशगंगा की चक्रिका (disc) में। गुरुत्व कमज़ोर है, इसलिए समय के साथ तारे बिखर जाते हैं।
- गोलाकार गुच्छ (globular cluster): एक लाख से लाखों तारों की कसी गेंद। बहुत पुराना (लगभग 10 से 13 अरब वर्ष), ज़्यादातर लाल और पीले तारे, और आकाशगंगा के चारों ओर के हेलो में। तेज़ गुरुत्व गेंद को हमेशा बाँधे रखता है।
गोलाकार गुच्छ के पुराने तारों में 'भारी तत्व' (हीलियम से भारी) बहुत कम होते हैं, क्योंकि वे बहुत पहले बने थे, जब बहुत कम तारे ये तत्व बना पाए थे। सूर्य जैसे युवा तारों में ये ज़्यादा होते हैं। तारों के इन दो समूहों को पॉपुलेशन कहते हैं।
रंग-चमक ग्राफ़ (रंग-परिमाण आरेख)
खगोलविद गुच्छ के हर तारे को ग्राफ़ पर रखते हैं। आड़ी दिशा: रंग (बाईं ओर गरम नीला, दाईं ओर ठंडा लाल)। ऊपर: चमक। इसे रंग-परिमाण आरेख कहते हैं, यह H-R आरेख का ही सगा है।
गुच्छ के सारे तारे लगभग एक ही दूरी पर होते हैं, इसलिए जितने चमकीले दिखते हैं, उनकी असली चमक की तुलना सही बैठती है। तारे एक साफ़ वक्र पर आते हैं: मुख्य अनुक्रम, जहाँ तारे हाइड्रोजन को हीलियम में जोड़ते हैं। भारी तारे गरम, नीले और चमकीले (ऊपर बाएँ) हैं। हल्के तारे ठंडे, लाल और धुँधले (नीचे दाएँ) हैं।
जिन तारों के केंद्र का हाइड्रोजन खत्म हो जाता है, वे वक्र छोड़कर ऊपर दाईं ओर दैत्य तारे बन जाते हैं: ठंडे पर बहुत चमकीले।
टर्न-ऑफ़ से आयु निकालना
तारे का जीवन उसके द्रव्यमान पर निर्भर है। भारी तारे छोटी उम्र जीते हैं, क्योंकि ईंधन बहुत तेज़ जलाते हैं। मोटा नियम:
मुख्य अनुक्रम पर जीवन ≈ 10 अरब वर्ष × (सूर्य-द्रव्यमान में M)−2.5
किसी भी समय सबसे भारी तारे मुख्य अनुक्रम से जा चुके होते हैं, इसलिए वक्र का ऊपरी भाग कटा होता है। जहाँ वक्र खत्म होकर दैत्य तारों की ओर मुड़ता है, वह मुख्य-अनुक्रम टर्न-ऑफ़ है। टर्न-ऑफ़ पर बैठे तारों की आयु, गुच्छ की आयु के बराबर होती है।
तो: टर्न-ऑफ़ ढूँढिए, उसका द्रव्यमान या चमक पढ़िए, नियम लगाइए, और आयु मिल गई। टर्न-ऑफ़ ऊपर हो तो गुच्छ युवा; नीचे हो तो पुराना।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- मुख्य अनुक्रम पर जीवन ≈ 10 × M^(−2.5) अरब वर्ष (M सूर्य में)
- गुच्छ की आयु ≈ टर्न-ऑफ़ वाले तारों का जीवन-काल
- टर्न-ऑफ़ द्रव्यमान ≈ (10 ÷ आयु अरब वर्ष में)^0.4
हल किए गए उदाहरण
1. 4 सूर्य द्रव्यमान का तारा मुख्य अनुक्रम पर कितने समय रहता है?
जीवन ≈ 10 × 4^(−2.5)। 4^2.5 = 16 × 2 = 32। इसलिए जीवन ≈ 10 ÷ 32 ≈ 0.31 अरब वर्ष (लगभग 31 करोड़ वर्ष)।
2. किसी गुच्छ के टर्न-ऑफ़ पर तारों का द्रव्यमान 2 सूर्य है। गुच्छ की आयु क्या है?
आयु ≈ 10 × 2^(−2.5)। 2^2.5 ≈ 5.66। आयु ≈ 10 ÷ 5.66 ≈ 1.8 अरब वर्ष।
3. गुच्छ A का टर्न-ऑफ़ 6 सूर्य पर है, गुच्छ B का 1 सूर्य पर। कौन पुराना है और लगभग कितना?
B पुराना है। 6 सूर्य पर जीवन ≈ 10 ÷ 6^2.5 ≈ 10 ÷ 88 ≈ 0.11 अरब वर्ष। 1 सूर्य पर जीवन = 10 अरब वर्ष। B लगभग 90 गुना पुराना है।
आम गलतियाँ
- यह सोचना कि गुच्छ के तारों की उम्र अलग-अलग होती है। वे साथ जन्मते हैं; केवल द्रव्यमान अलग होता है।
- यह सोचना कि चमकीले नीले तारे सबसे ज़्यादा जीते हैं। ज़्यादा चमक और भार का मतलब तेज़ जलना और छोटा जीवन है।
- दोनों प्रकार गड़बड़ाना: खुला गुच्छ युवा, ढीला और चक्रिका में; गोलाकार गुच्छ पुराना, घना और हेलो में।
- आयु वक्र के सबसे ऊपरी तारे से पढ़ना। आयु टर्न-ऑफ़ (मोड़) से पढ़ी जाती है, सबसे चमकीले तारे से नहीं।