હાર્વર્ડ વર્ગીકરણ-પદ્ધતિ

February, 2009

હાર્વર્ડ વર્ગીકરણ-પદ્ધતિ : તારાઓને, તેમના પ્રકાશના વર્ણપટમાં જણાતી ફ્રૉનહૉફર (Fraunhofer) શોષણરેખાઓના આધારે વિવિધ વર્ગોમાં વહેંચવાની પદ્ધતિ. આ વર્ગીકરણ-પદ્ધતિનો વિકાસ હાર્વર્ડ યુનિવર્સિટીની વેધશાળા ખાતે, પિકરિંગ (Pickering) નામના ભૌતિકવિજ્ઞાની, જેઓ 1877માં વેધશાળાના નિયામક હતા, તેમની રાહબરી નીચે થયો. તારાઓના વર્ણપટનો પ્રકાર મુખ્યત્વે તો તેમની સપાટીના તાપમાન પર જ આધાર રાખે છે; એટલે આ વર્ગીકરણના વર્ગો તારાઓની સપાટીનાં તાપમાન પણ દર્શાવે છે. સમગ્ર પદ્ધતિના વિકાસનો ઇતિહાસ રસપ્રદ છે.

તારાઓના પ્રકાશમાં જે શોષણરેખાઓ આવેલી જણાય છે તેની શોધ 1814માં ફ્રૉનહૉફરે કરી અને તેથી આ રેખાઓ ફ્રૉનહૉફર રેખાઓ તરીકે ઓળખાય છે. આ રેખાઓની તરંગલંબાઈ તારાના વાતાવરણમાં રહેલ જુદાં જુદાં તત્વો દ્વારા થતાં ઉત્સર્જનને અનુરૂપ હોવાથી તારાના વાતાવરણના ઘટકોનાં પ્રમાણ જાણવા માટે આ ફ્રૉનહૉફર શોષણ વર્ણપટનો અભ્યાસ મહત્વનો છે. 1862માં ફાધર સેક્કી (Father Sechhi) નામના એક પાદરી, ખગોળવિજ્ઞાનીએ તારાઓને તેમના ફ્રૉનહૉફર વર્ણપટમાં જણાતા તફાવત અનુસાર જુદા જુદા વર્ગોમાં વહેંચવાનો પ્રયત્ન કર્યો. ત્યાર બાદ હેન્રી ડ્રેપર (Henry Draper) નામના એક ધનિક ખગોળવિજ્ઞાનીએ પોતાની અંગત વેધશાળા ખાતેથી તારાઓના વર્ણપટનો અભ્યાસ શરૂ કર્યો હતો; પરંતુ કમભાગ્યે, તે યુવાન વયે જ અવસાન પામ્યા. હેન્રી ડ્રેપરની વિધવાએ આ અભ્યાસ આગળ ધપાવવાના હેતુથી પોતાની બહોળી સંપત્તિમાંથી આ માટે મોટી રકમનું અનુદાન હાર્વર્ડ યુનિવર્સિટી વેધશાળાને આપ્યું અને વેધશાળાના નિયામક પિકરિંગે આ ‘સ્મૃતિ’-કાર્યક્રમ સંભાળ્યો. આ કાર્યક્રમ હેઠળ તારાઓની જે સારણી (catalogue) તૈયાર થઈ તે હવે હેન્રી ડ્રેપર કૅટલૉગ (Henry Draper Catalogue) તરીકે પ્રસિદ્ધ છે અને 1918થી 1924નાં વર્ષો દરમિયાન નવ ગ્રંથોમાં પ્રકટ થયેલ આ સારણીમાં 2,25,300 તારાઓ સમાવાયેલ છે. ખગોળસાહિત્યમાં તમે ઘણી વાર કોઈ તારાનો ઉલ્લેખ તેના HD અંક તરીકે જુઓ તો સમજવાનું કે ઉપર્યુક્ત સારણીમાં એ અંકનો તારો.

આ અભ્યાસ દરમિયાન વિકસાવાયેલ વર્ગીકરણ-પદ્ધતિ અનુસાર તારાઓને 7 અલગ વર્ગોમાં વહેંચવામાં આવે છે. વર્ગીકરણ-પદ્ધતિ મૂળભૂત રીતે તો વર્ણપટના તફાવત પર આધારિત છે; પરંતુ વર્ણપટનો તફાવત, સપાટીના તાપમાનના તફાવત સાથે સંકળાયેલ હોવાથી આ વર્ગોને સપાટીના તાપમાનના સંદર્ભમાં વધુ સરળતાથી સમજી શકાય છે. આ સાત વર્ગોમાં સૌથી ઊંચું તાપમાન (આશરે 70,000 કેલ્વિન જેવું) ધરાવતા તારાઓ O વર્ગમાં આવે છે. ત્યાર બાદ ક્રમશ: નીચા તાપમાનના વર્ગો : B (~ 23000° K), A (~ 12000° K), F (~ 7600° K), G (~ 6000° K) K (~ 4500° K) અને M (~ 3000° K) આવે છે. આ વર્ગો તાપમાનનો ઘણો મોટો વ્યાપ આવરી લેતા હોવાથી તેમને 0થી 9 અંક દ્વારા દર્શાવાતા પેટાવર્ગો પણ અપાય છે. કોઈ પણ વર્ગમાં વધુ ઊંચા તાપમાનનો તારો ‘0’ પેટાવર્ગમાં આવે અને ત્યાર બાદ ક્રમશ: નીચા તાપમાન તરફ 1, 2, …. 9 એમ પેટાવર્ગો આવે. આપણો સૂર્ય આ અનુસાર G2 વર્ગમાં મુકાય છે, જે સપાટીનું તાપમાન 6500° કેલ્વિન દર્શાવે છે. આ તાપમાન વર્ણતાપમાન (colour temperature) છે. સૂર્યનું અસરકારક તાપમાન (effective temperature) તો 5800° K છે. આમ જરા ‘વિચિત્ર’ લાગે તેવો ક્રમ ધરાવતી આ ‘હાર્વર્ડ વર્ગીકરણ શ્રેણી’ ‘O, B, A, F, G, K, M’ અસ્તિત્વમાં આવી. (આ યાદ રાખવા માટે ખગોળવિજ્ઞાનના વિદ્યાર્થીઓ એક mnemonic યાદ રાખે છે : Oh Be A Fine Girl Kiss Me !) આ ક્રમ કેવી રીતે આવ્યો તે ઇતિહાસ મજાનો તો છે. M વર્ગના તારાઓના વર્ણપટમાં તેમની ફ્રૉનહૉફર રેખાઓ એક તફાવત જણાવે છે; કાં તો કાર્બનની રેખાઓનું પ્રાધાન્ય હોય, કાં તો TiO, ZrO જેવી ધાતુતત્વોના ઑક્સાઇડની રેખાઓનું. આ તફાવત અનુસાર M વર્ગના બે ફાંટા પડે છે – C વર્ગ અને S વર્ગ.

હાર્વર્ડ વર્ગીકરણ પદ્ધતિમાં તારાની મૂળભૂત તેજસ્વિતા(જેને absolute magnitude પણ કહી શકાય)ને અવગણવામાં આવી છે, જે તબક્કા સુધી કોઈ તારો તેના કેન્દ્ર-ભાગમાં હાઇડ્રોજનના નાભિ(nucleus)નું હિલિયમના નાભિમાં સંલયન (fusion) કરતો હોય ત્યાં સુધી તો તારાની સપાટીનું તાપમાન, તારાનાં દળ અને તેની મૂળભૂત તેજસ્વિતા એકમેક સાથે સીધો સંબંધ ધરાવે છે (આ તારાઓ મુખ્ય શ્રેણી અર્થાત્ main sequence તારાઓ કહેવાય છે.); પરંતુ જ્યારે કોઈ તારો ઉત્ક્રાંતિના આગળના તબક્કામાં પ્રવેશે ત્યારે તેનું સ્વરૂપ બદલાઈ જાય છે અને તે ‘રાક્ષસી’ રૂપ ધારણ કરે છે. આ તબક્કો નાભિકીય સંલયન-પ્રક્રિયા કેન્દ્ર ફરતા વલયાકાર વિસ્તારમાં પ્રસરવાથી તારો વિસ્તાર પામે છે; સાથે સાથે તેની તેજસ્વિતા ખાસ બદલાતી નથી; પરંતુ સપાટીનું તાપમાન નીચું જાય છે. આમ મુખ્ય શ્રેણીના તારા કરતાં નીચું તાપમાન ધરાવતો આવો તારો પ્રમાણમાં ઘણી વધારે તેજસ્વિતા ધરાવે છે. આવા કારણસર હાર્વર્ડ વર્ગોને તારાની ઉત્ક્રાંતિના તબક્કા સાથે સાંકળતી એક વિસ્તૃત (extended) વર્ગીકરણ-પદ્ધતિ યર્કસ (Yerkes) વેધશાળાના વૈજ્ઞાનિકો મૉર્ગન (Morgan), કીનાન (Keenan) અને કેલમાન (Kellman) (ટૂંકમાં MKK) દ્વારા સૂચવાઈ. આ પદ્ધતિ, જે Yerkes વર્ગીકરણ કે MKK વર્ગીકરણ તરીકે જાણીતી છે તેમાં હાર્વર્ડ-વર્ગ ઉપરાંત તારાને તેજસ્વિતા-વર્ગ પણ અપાય છે. તારાઓને તેજસ્વિતાના પાંચ વર્ગો અપાયા છે, જે I, II, III, IV અને V દ્વારા નિર્દેશાય છે. તેજસ્વિતા-વર્ગ Vમાં મુખ્ય શ્રેણીના તારાઓ (જે કુલ તારાઓના 90 % જેવા થાય) આવી જાય છે, માત્ર 10 % તારાઓ જ અન્ય વર્ગો, I, II, III અને IVમાં આવે છે. આ તારાઓ વિવિધ પ્રકારના રાક્ષસી તારાઓ કહેવાય અને તે મુખ્ય શ્રેણીનું તેમનું જીવન વટાવીને ઉત્ક્રાંતિના આગળના તબક્કામાં (એટલે કે વાર્ધક્યમાં !) પ્રવેશેલ તારાઓ છે.

આ પદ્ધતિ અનુસાર આપણો સૂર્ય G2V વર્ગમાં આવે છે; એટલે કે હાર્વર્ડ વર્ગ G2નો મુખ્ય શ્રેણીનો તારો.

જ્યોતીન્દ્ર ન. દેસાઈ