सितारों में परमाणु संलयन के बारे में

परमाणु संलयन सितारों की जीवनदायिनी है, और यह समझने की एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है कि ब्रह्मांड कैसे काम करता है। प्रक्रिया वह है जो हमारे अपने सूर्य को शक्ति देती है, और इसलिए पृथ्वी पर सभी ऊर्जा का मूल स्रोत है। उदाहरण के लिए, हमारा भोजन पौधों को खाने या पौधों को खाने वाली चीजों को खाने पर आधारित है, और पौधे भोजन बनाने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करते हैं। इसके अलावा, हमारे शरीर में लगभग सब कुछ ऐसे तत्वों से बना है जो परमाणु संलयन के बिना मौजूद नहीं होंगे।

संलयन एक ऐसा चरण है जो तारा निर्माण के दौरान होता है। यह एक विशाल आणविक बादल के गुरुत्वाकर्षण के पतन में शुरू होता है। ये बादल कई दर्जन घन प्रकाश वर्ष अंतरिक्ष में फैल सकते हैं और इनमें भारी मात्रा में पदार्थ होते हैं। जैसे ही गुरुत्वाकर्षण बादल को गिराता है, यह छोटे टुकड़ों में टूट जाता है, प्रत्येक पदार्थ की एकाग्रता के आसपास केंद्रित होता है। जैसे-जैसे ये सांद्रता द्रव्यमान में बढ़ती है, संबंधित गुरुत्वाकर्षण और इस तरह पूरी प्रक्रिया तेज हो जाती है, पतन के साथ ही गर्मी ऊर्जा पैदा होती है। आखिरकार, ये टुकड़े गर्मी के तहत संघनित हो जाते हैं और गैसीय क्षेत्रों में दबाव डालते हैं जिन्हें प्रोटोस्टार कहा जाता है। यदि एक प्रोटोस्टार पर्याप्त द्रव्यमान को केंद्रित नहीं करता है, तो यह कभी भी परमाणु संलयन के लिए आवश्यक दबाव और गर्मी को प्राप्त नहीं करता है, और भूरा बौना बन जाता है। केंद्र में हो रहे संलयन से उठने वाली ऊर्जा तारे के पदार्थ के भार के साथ संतुलन की स्थिति प्राप्त करती है, जिससे सुपरमैसिव सितारों में भी और अधिक पतन को रोका जा सकता है।

कुछ हीलियम और ट्रेस तत्वों के मिश्रण के साथ, अधिकांश जो एक तारा बनाता है वह हाइड्रोजन गैस है। सूर्य के केंद्र में अत्यधिक दबाव और गर्मी हाइड्रोजन संलयन के लिए पर्याप्त है। हाइड्रोजन संलयन दो हाइड्रोजन परमाणुओं को एक साथ समेटता है, जिसके परिणामस्वरूप एक हीलियम परमाणु, मुक्त न्यूट्रॉन और बहुत अधिक ऊर्जा का निर्माण होता है। यह वह प्रक्रिया है जो सूर्य द्वारा छोड़ी गई सारी ऊर्जा बनाती है, जिसमें सभी गर्मी, दृश्य प्रकाश और यूवी किरणें शामिल हैं जो अंततः पृथ्वी तक पहुंचती हैं। हाइड्रोजन एकमात्र ऐसा तत्व नहीं है जिसे इस तरह से जोड़ा जा सकता है, लेकिन भारी तत्वों को क्रमिक रूप से अधिक मात्रा में दबाव और गर्मी की आवश्यकता होती है।

अंततः तारे हाइड्रोजन से बाहर निकलने लगते हैं जो परमाणु संलयन के लिए बुनियादी और सबसे कुशल ईंधन प्रदान करता है। जब ऐसा होता है, तो बढ़ती ऊर्जा जो संतुलन बनाए रख रही थी, स्टार स्पटर के आगे संघनन को रोक रही थी, जिससे तारकीय पतन का एक नया चरण हो गया। जब पतन कोर पर पर्याप्त, अधिक दबाव डालता है, तो संलयन का एक नया दौर संभव है, इस बार हीलियम के भारी तत्व को जलाना। हमारे अपने सूर्य के आधे से भी कम द्रव्यमान वाले सितारों में हीलियम को फ्यूज करने के लिए साधन की कमी होती है, और वे लाल बौने बन जाते हैं।

जब कोई तारा कोर में हीलियम का संलयन शुरू करता है, तो हाइड्रोजन की तुलना में ऊर्जा उत्पादन बढ़ जाता है। यह अधिक उत्पादन तारे की बाहरी परतों को और बाहर धकेलता है, जिससे उसका आकार बढ़ जाता है। विडंबना यह है कि ये बाहरी परतें अब उस जगह से काफी दूर हैं जहां से फ्यूजन थोड़ा ठंडा हो रहा है, उन्हें पीले से लाल कर दिया गया है। ये तारे लाल दानव बन जाते हैं। हीलियम संलयन अपेक्षाकृत अस्थिर है, और तापमान में उतार-चढ़ाव के कारण स्पंदन हो सकता है। यह कार्बन और ऑक्सीजन को उपोत्पाद के रूप में बनाता है। इन स्पंदनों में नोवा विस्फोट में तारे की बाहरी परतों को उड़ाने की क्षमता होती है। एक नोवा बदले में एक ग्रह नीहारिका बना सकता है। शेष तारकीय कोर धीरे-धीरे ठंडा हो जाएगा और एक सफेद बौना बन जाएगा। यह हमारे अपने सूर्य के लिए संभावित अंत है।

बड़े सितारों का द्रव्यमान अधिक होता है, जिसका अर्थ है कि जब हीलियम समाप्त हो जाता है, तो उनके पास एक नया हो सकता है पतन का दौर और संलयन का एक नया दौर शुरू करने के लिए दबाव पैदा करना, और भी भारी बनाना तत्व लोहे तक पहुंचने तक यह संभावित रूप से चल सकता है। लोहा वह तत्व है जो संलयन में ऊर्जा को अवशोषित करने वाले तत्वों से संलयन में ऊर्जा उत्पन्न करने वाले तत्वों को विभाजित करता है: लोहा अपने निर्माण में थोड़ी ऊर्जा को अवशोषित करता है। अब फ्यूजन ऊर्जा पैदा करने के बजाय जल रहा है, हालांकि प्रक्रिया असमान है (कोर में लौह संलयन सार्वभौमिक रूप से नहीं चल रहा है)। सुपरमैसिव सितारों में समान संलयन अस्थिरता उनके बाहरी गोले को नियमित सितारों के समान तरीके से बाहर निकालने का कारण बन सकती है, जिसके परिणामस्वरूप सुपरनोवा कहा जाता है।

तारकीय यांत्रिकी में एक महत्वपूर्ण विचार यह है कि ब्रह्मांड में हाइड्रोजन से भारी सभी पदार्थ परमाणु संलयन का परिणाम है। वास्तव में भारी तत्व, जैसे सोना, सीसा या यूरेनियम, केवल सुपरनोवा विस्फोटों के माध्यम से ही बनाए जा सकते हैं। इसलिए, पृथ्वी पर हम जिन सभी पदार्थों से परिचित हैं, वे कुछ पिछले तारकीय मृत्यु के मलबे से बने यौगिक हैं।