તારાવિશ્વ

તારાવિશ્વ (galaxy) : વિશ્વના દરેક પ્રકારનાં દ્રવ્ય, રજકણો તથા વાયુ સહિત, સ્વ-ગુરુત્વને લીધે, સંકલિત થયેલ તારાઓનો સમૂહ. ખાસ કરીને વિશાળ તારાવિશ્વો સંમિતિ (symmetry) અને નિયમિતતા ધરાવે છે. તેમનો વ્યાસ કેટલાક હજારથી પાંચ લાખ પ્રકાશવર્ષ જેટલો હોય છે. એક પ્રકાશવર્ષ એટલે પ્રકાશે શૂન્યાવકાશમાં એક વર્ષમાં કાપેલું અંતર, એટલે કે આશરે 9460 અબજ કિલોમીટર જેટલો વ્યાસ થાય છે અને તે સૂર્યથી 5 x 10¹⁰ ગણા વધારે તેજસ્વી છે. મોટા તારાવિશ્વનું દળ સૂર્યના  દળ કરતાં 10¹² ગણું વધારે છે (સૂર્યનું દળ 2 x 10³⁰ કિગ્રામ. જેટલું છે). તારાવિશ્વો લગભગ 10 કરોડ વર્ષ જેટલા આવર્તકાળથી ભ્રમણગતિ કરે છે. તારાવિશ્વો સામાન્ય રીતે વૃંદમાં હોય છે. વૃંદમાં બે-ચારથી લઈને હજારો નાનાંમોટાં તારાવિશ્વો હોય છે. તારાવિશ્વની નાભિ (nucleus), રચના, ઉત્ક્રાંતિ (evolution) અને આંતરક્રિયા વિશે આજકાલ ઘણીબધી માહિતી ઉપલબ્ધ થઈ છે. નજીકમાં નજીકનું તારાવિશ્વ 1,60,000 પ્રકાશવર્ષ દૂર છે. બ્રહ્માંડવિજ્ઞાનીઓ(cosmologists)ના મત મુજબ વિશ્વની વિશાળ સંરચના માટે તારાવિશ્વ સીમાચિહન છે.

તારાવિશ્વના લાખો અને કરોડો તારા અતિદૂર અને ઝાંખા હોઈ આધુનિક દૂરબીન વડે પણ તેમને વ્યક્તિગત રીતે નિહાળી શકાતા નથી. નજીકના તારાવિશ્વના તેજસ્વી તારા જ મોટા દૂરબીન વડે જોઈ શકાય છે. આવા તારા ત્રણ પ્રકારના છે : (1) બિલકુલ યુવાન અને વાદળી તારા, જેમાં જથ્થાબંધ હાઇડ્રોજનનું દહન થાય છે. તે મુખ્ય અનુક્રમ (main sequence) તારા છે. (2) ઘણા વૃદ્ધ લાલ તારા, જેમાં હિલિયમનું દહન થઈ રહ્યું છે. (3) વિસ્ફોટ પામતા નવતારા (nova) અને અધિનવતારા (super nova) અથવા પ્રચંડ પરિવર્તી (variable) તારા. તારાવિશ્વનો પ્રકાશ આ બધા તારાઓના પ્રકાશને આભારી છે.

તારાકીય સમષ્ટિ(stellar population)ને બે ભાગમાં વહેંચી શકાય છે : સમષ્ટિ-1માં યુવાન અને નવજાત તારાઓનો સમાવેશ થાય છે. તે બધાંની સાથે  વાયુ સંકળાયેલ છે. સમષ્ટિ-2માં યુવાન તારા અને વાયુ મોજૂદ નથી. તેમના વિશે એવું જાણવા મળે છે કે તેમની રચના પૂરી થયે ખૂબ સમય થઈ ગયો છે. આપણો સૂર્ય સમષ્ટિ-1નો તારો છે.

તારાવિશ્વમાં સામાન્યત: બિનઆયનીકૃત વાયુનો જથ્થો વધઘટ થતો રહે છે. તેમાં રજનું પ્રમાણ અતિઅલ્પ હોવા છતાં તે તારાના પ્રકાશને સારી રીતે અટકાવે છે.

તારાવિશ્વનો આકાર અને પરિમાપ : તારાવિશ્વો સામાન્યત: નિયમિત આકાર ધરાવે છે. વચ્ચેથી ઊપસી આવેલી તકતી જેવો, તારાવિશ્વોનો એક ખાસ પ્રકાર છે. આવા તકતીરૂપ તારાવિશ્વનો વ્યાસ 10,000 પ્રકાશ વર્ષ (=10¹⁷ કિમી.) અને જાડાઈ 1000 પ્રકાશ-વર્ષ (= 10¹⁶ કિમી.). તેમનો  આકાર આકૃતિ 1 અને 2માં બતાવ્યો છે. વચ્ચેનો ઊપસેલો ભાગ ગોળાકાર કે અંડાકાર હોય છે. આવા તારાવિશ્વને બે ભાગમાં વહેંચી શકાય છે : (1) સર્પિલ (S) (spiral) અથવા બાધિત (barred) સર્પિલ (SB), (2) દીર્ઘવૃત્તીય (elliptical) (E). તે જુદાં જુદાં પરિમાપ ધરાવે છે. આવાં તારાવિશ્વો  જૂથમાં હોય છે અને તેમાં ભાગ્યે જ વાયુ કે રજકણ હોય છે. દીર્ઘવૃત્તીય તારાવિશ્વો તેજસ્વી છે અને તેમાં સમષ્ટિ-2 પ્રકારના તારા વિશેષ હોય છે.

તારાવિશ્વમાં તારા અને વાયુની ગતિ બે પ્રકારની હોય છે :

(1) અસ્તવ્યસ્ત (random) અને (2) ભ્રમણગતિ (rotational motion). આ ગતિ તારાઓની અંદરોઅંદરની ગુરુત્વાકર્ષી આંતરક્રિયાને આભારી છે. આવી ગતિને કારણે તારાવિશ્વમાં ગુરુત્વાકર્ષી નિપાત (gravitational collapse) થઈ શકતો નથી. અસ્તવ્યસ્ત ગતિ જટિલ હોય છે અને તારાઓની કક્ષાઓ અનિયમિત હોય છે, જ્યારે ભ્રમણગતિ વ્યવસ્થિત અને વર્તુળાકાર હોય છે. તારાવિશ્વનો નાભિ નજીકનો અંતર્ભાગ ઘન પદાર્થની જેમ ભ્રમણગતિ કરે છે. જ્યારે બહારનો ભાગ વિકલીય (differential) ગતિ કરે છે. સર્પિલ તારાવિશ્વની તકતીની કુલ ગતિજ ઊર્જાનો માત્ર 1 % ભાગ અસ્તવ્યસ્ત ગતિ ધરાવે છે, જ્યારે E પ્રકારના તારાવિશ્વમાં બધી જ ગતિ અસ્તવ્યસ્ત પ્રકારની હોય છે.

કેટલાંક તારાવિશ્વોની નાભિમાંથી આયનીકૃત વાયુ જુદા જુદા વેગથી બહાર ફેંકાય છે. આવી ગતિનું રહસ્ય હજુ ચોક્કસપણે જાણી શકાયું નથી, પણ તારાવિશ્વની નાભિમાં થતા પ્રચંડ ધડાકા આવી ગતિનું કારણ હોઈ શકે.

દીપ્તિ (luminosity) : ઘણાંખરાં તારાવિશ્વોની દીપ્તિ (L) લગભગ L^-yના સમપ્રમાણમાં હોય છે, જ્યાં 3 × 10¹⁰ સૌર દીપ્તિ કરતાં ઓછી દીપ્તિ માટે y નું મૂલ્ય 1 અને 1.5 વચ્ચે હોય છે. સમષ્ટિ 2 ધરાવતાં તારાવિશ્વો સમષ્ટિ 1ના  પ્રકાશ કરતાં વધુ લાલ રંગના પ્રકાશની દીપ્તિ છોડે છે. આકાશગંગા(milky way)ની દીપ્તિ સૂર્યની દીપ્તિ કરતાં 10¹⁰ ગણી વધારે છે.

આ સાથે એ પણ જાણી શકાયું છે કે તારાવિશ્વનું દળ દીપ્તિના લગભગ સમપ્રમાણમાં હોય છે. તેનો અર્થ એ થયો કે તેજસ્વી તારાવિશ્વોમાં ઘણું દળ સમાયેલું છે.

ગુચ્છન (clustering) : તારાવિશ્વો બધી દિશામાં અસ્તવ્યસ્ત રીતે વીખરાયેલ છે. તેમ છતાં ઘણાં તારાવિશ્વો ગુચ્છમાં જોવા મળે છે. આવા ગુચ્છમાં બે-ત્રણથી લઈને સેંકડો તેજસ્વી તારાવિશ્વો સમાયેલાં હોય છે. આમાં નાનાં અને ઝાંખાં તારાવિશ્વોને ગણતરીમાં લઈએ તો આ આંકડો લગભગ દશ ગણો થાય. આવા ગુચ્છમાં તારાવિશ્વો ગતિ કરતાં હોય છે. તે એકબીજાંની નજીક આવી કેટલીક વખત સીધેસીધાં અથડાય છે. આવી અથડામણ દરમિયાન એવું  પણ બને છે કે એક તારાવિશ્વના બાહ્ય ભાગમાંથી થોડુંક દ્રવ્ય, બીજા તારાવિશ્વમાં તબદીલ (transfer) થાય. કોઈક વખતે બંને તારાવિશ્વો એકબીજાંમાં ભળી પણ જાય છે. અથડામણ દરમિયાન ઉષ્મા પેદા થાય છે અને તેમાંથી વાયુ અને રજકણો બહાર જાય છે.

અંતર : આકાશગંગાની નજીકનાં મોટાં અને નાનાં મેગેલનિક વાદળો રૂપે જોવા મળતાં તારાવિશ્વો, 1,60,000 અને 1,80,000 દૂર છે. દક્ષિણ ગોળાર્ધના રહીશોને નૉર્મા અને ટૂકન નક્ષત્રો બે ઝાંખા પટ્ટાની જેમ દેખાય છે. ઉત્તર ગોળાર્ધમાંથી નજીકનું તેજસ્વી તારાવિશ્વ દેવયાની કે ઍન્ડ્રોમેડા (M₃₁) નરી આંખે જોઈ શકાય છે. તે 20 લાખથી વધારે પ્રકાશવર્ષ દૂર છે.

બ્રહ્માંડ : તારાવિશ્વો ગૅમા-કિરણો, અધોરક્ત કિરણો, રેડિયો-તરંગો, પારજાંબલી કિરણો, ર્દશ્યપ્રકાશ, અને x-કિરણોનું ઉત્સર્જન કરે છે. ખગોળવિદો આ બધાં વિકિરણનો અભ્યાસ પ્રકાશીય તથા રેડિયો-ટેલિસ્કોપ અને અન્ય ઉપકરણો વડે કરે છે. અભિરક્ત વિસ્થાપન(red shift)ની મદદથી તારાવિશ્વોનાં અંતર અને ગતિ જાણી શકાય છે. કોઈ પણ તારો કે તારાવિશ્વ જેવું પ્રકાશનું ઉદગમસ્થાન દૂર જતું હોય તો કૉપ્લર ઘટના અનુસાર, તેમાંથી નીકળતા પ્રકાશની આવૃત્તિ ઘટતી અથવા તરંગલંબાઈ વધતી જાય છે, જેથી આવો પ્રકાશ લાલ રંગનો દેખાય છે. આ ઘટનાને અભિરક્ત વિસ્થાપન કહે છે.

તારાવિશ્વની ઉત્પત્તિ બાબતે વિજ્ઞાનીઓએ મહાવિસ્ફોટ (big bang) પર આધારિત સિદ્ધાંત તૈયાર કર્યો છે. આ સિદ્ધાંત મુજબ વિશ્વની રચનાના પ્રારંભકાળમાં વાયુના મોટા જથ્થાઓએ અબજો વર્ષ પહેલાં વિસ્તરણ શરૂ કર્યું હતું. ત્યારબાદ ગુરુત્વાકર્ષણબળને કારણે દળ આકર્ષાઈને તેનું સંઘનન (condensation) થવા લાગ્યું. આવાં ઘનીભૂત દળથી તારાવિશ્વની રચના થઈ. તે પછીથી કોઈ નવા તારા-વિશ્વનું નિર્માણ થયું નથી. બધાં જ તારાવિશ્વોની રચના લગભગ એકસાથે થઈ છે માટે બધાં જ તારાવિશ્વોનું આયુષ્ય લગભગ સમાન છે.

1929માં એડવિન હબ્બલે શોધી કાઢ્યું કે વિશ્વ વિસ્તરતું જાય છે. તેથી તારાવિશ્વો આકાશગંગાથી દૂર જાય છે. દૂર જતાં તારાવિશ્વોની ઝડપ (v) આકાશગંગાથી અંતર(d)ના સમપ્રમાણમાં હોય છે, આથી v = Hod થાય છે. જ્યાં Ho હબ્બલનો અચલાંક છે.

અતિદૂરનાં તારાવિશ્વોનો સૈદ્ધાંતિક અભ્યાસ ચાલુ છે. વિશ્વનું  વિસ્તરણ અટકશે કે નહીં તે જાણવાના પ્રયત્નો ચાલુ છે. ત્યારબાદ હબ્બલ વિસ્તરણ ઊલટાશે કે નહીં તે બાબતે ખગોળવિદોના અથાગ પ્રયત્નો હોવા છતાં હજુ કંઈ સિદ્ધિ મળી નથી.

નજીકના તારાવિશ્વની ઘનતાને આધારે પણ વિશ્વનો અભ્યાસ થઈ શકે છે. તારાવિશ્વની ઘનતા ક્રાંતિમૂલ્ય(= 2 x 10^–29 ગ્રામ/ઘનસેમી)થી વધે તો વિસ્તરણ અંતે અટકશે અને પુન: નિપાત થશે. પ્રાપ્ય પરિણામો ઉપરથી જાણવા મળે છે કે ઘનતાનું મૂલ્ય અત્યારે તો ક્રાંતિમૂલ્યના દશમા ભાગ જેટલું છે. એટલે હમણાં તો વિશ્વનું વિસ્તરણ ચાલુ રહેશે.

સૌથી વધારે જટિલ પ્રશ્ન એ છે કે જે મૂળ વાયુ-વાદળોમાંથી તારાવિશ્વની રચના થઈ છે તે વાયુનો ઉદભવ કેવી રીતે થયો હશે. વિશ્વ-રચનાનો દૂરનો ભૂતકાળ તપાસતાં તારાવિશ્વના વાયુ-વાદળનો ખ્યાલ વિચિત્ર લાગે છે. વૈશ્વિક પાર્શ્વભૂમિ વિકિરણ તારાવિશ્વની રચના પહેલાંના વિશ્વની ઝાંખી કરાવે છે. આ વિકિરણનું તાપમાન 3k નોંધાયું છે. મહાવિસ્ફોટ પછી 500,000 વર્ષો સુધી વિકિરણ અતિ ઉષ્ણ હતું જેથી સમગ્ર દ્રવ્ય આયનીકૃત હતું. આ દ્રવ્ય એટલું બધું ઠોસ હતું કે વિશ્વ અપારદર્શક હતું. પાર્શ્વભૂમિ વિકિરણનો આજે અભ્યાસ 1010 વર્ષ પહેલાંના વિશ્વનો ભૂતકાળ રજૂ કરે છે. આટલાં વર્ષો પહેલાં વિકિરણ અને દ્રવ્યનું વિયુગ્મન (decoupling) થયું હશે. ત્યારથી આજ સુધી આવું વિકિરણ મુક્ત રીતે પ્રસરતું રહ્યું છે. આ પાર્શ્વભૂમિ વિકિરણ સર્વત્ર એકસરખું જોવા મળે છે. એનો અર્થ એ થયો કે તે સમયે દ્રવ્ય પણ એકસરખું વીખરાયેલું હશે. આ સિવાય તારાવિશ્વની રચના શક્ય બની ન હોત.

પ્રહલાદ છ. પટેલ