વાહકતા (ખગોળીય)

January, 2005

વાહકતા (ખગોળીય) : અવકાશ(space)માં સર્જાતી અનેક ઘટનાઓમાં વીજાણુમય અવસ્થામાં રહેલ વાયુ(plasma)માં, ચુંબકીય ક્ષેત્રની અસર હેઠળ પ્રવર્તતા પ્રવાહો. આ પ્રકારે સર્જાતા વિદ્યુતપ્રવાહોને કંઈ સામાન્ય ધાતુ જેવા પદાર્થમાં સર્જાતા ઓહમ્(ohm)ના નિયમ અનુસાર વર્ણવી ન શકાય; કારણ કે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ગતિ કરતા વીજાણુ પર તેની ગતિની દિશા તેમજ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા, બંનેને લંબ એવી દિશામાં બળ લાગે છે. ઉપરાંત આવા વાયુમાં વીજાણુઓના વીજભારરહિત અણુઓ સાથે સંઘાત પણ નગણ્ય હોવાથી તે અનુસારનું વર્ણન પણ શક્ય નથી. આ પ્રકારના વીજાણુવાયુને ‘સંઘાતરહિત વીજાણુવાયુ’ (collisionless plasma) કહેવાય અને સામાન્ય રીતે ખગોળીય ઘટનાઓમાં ભાગ ભજવતા અને અવકાશમાં પ્રવર્તતા વિદ્યુતપ્રવાહો સંબંધિત ઘટનાઓનું નિયંત્રણ આવા વાયુની વાહકતાના નિયમો અનુસાર થાય છે; જેને ખગોળીય વાહકતા કહેવાય છે. આ નિયમો ચુંબકીય દ્રવગતિકી(magneto-hydrodynamics)ની પ્રણાલી અનુસારના અને સારા એવા જટિલ હોય છે. અહીં કેટલાંક ઉદાહરણો પ્રસ્તુત છે :

સંઘાતહીન પરિસ્થિતિમાં વીજાણુવાયુનો પ્રવાહ પોતાની સાથે (પ્રમાણમાં નિર્બળ હોય તેવા) ચુંબકીય ક્ષેત્રને પણ ઘસડી જાય છે; જેને ક્ષેત્રમાં થીજેલ (frozen in field) કહેવાય છે. સૂર્યમાંથી વછૂટતા સૌર પવનો(solar winds)નો વીજાણુપ્રવાહ આ રીતે સૂર્યના ચુંબકીય ક્ષેત્રના અંશને આંતરગ્રહીય માધ્યમમાં ઘસડી જાય છે. સૂર્યની નજીકના વિસ્તારના ચુંબકીય ક્ષેત્રનું ઉદ્ભવસ્થાન સૂર્યની સપાટી પર હોવાથી આને કારણે સૂર્યના ભ્રમણ પર એક પ્રકારનો અવરોધ સર્જાય છે, જેને ચુંબકીય અવરોધ (magnetic braking) કહેવાય છે, અને આ અવરોધને કારણે સૂર્યના ભ્રમણની ગતિ લાંબે ગાળે ધીમી પડતી મનાય છે. આદિસૂર્યની ભ્રમણગતિ, હાલની 27 દિવસે એક એવી ધીમી ભ્રમણગતિ કરતાં ઘણી વધુ ઝડપી હતી એમ મનાય છે.

સૌર પવનો સાથે જકડાયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર જ્યારે ધૂમકેતુ જેવા પદાર્થની વીજાણુ પૂંછડીના વાયુ સાથે સંસર્ગમાં આવે છે ત્યારે ધૂમકેતુની વીજાણુ પૂંછડીમાં વિક્ષોભ સર્જાય છે. ઘણી વાર તો ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં અચાનક થતા ફેરફારને કારણે ધૂમકેતુની વીજાણુ પૂંછડી અલગ પડીને અવકાશમાં ફંગોળાઈ જાય છે અને ધૂમકેતુ નવી વીજાણુ પૂંછડી ઉગાડે છે ! આ પ્રકારની ઘટનાને પુચ્છવિયોજન-ઘટના (tail disconnection event) કહેવાય છે અને આંતરગ્રહીય માધ્યમમાં સૌર પવનો અને તેની સાથે સંકળાયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રની પરિસ્થિતિ જાણવા માટે આવી ઘટનાઓનો અભ્યાસ અગત્યનો હોય છે.

જો ચુંબકીય ક્ષેત્ર પ્રચંડ માત્રાનું હોય તો વીજાણુનો પ્રવાહ ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા નિયંત્રિત થશે. ન્યૂટ્રૉન તારાઓ ફરતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર તો અબજો ગૉસ જેટલી પ્રચંડ માત્રાનું હોય છે અને ન્યૂટ્રૉન તારાના ~ સેકંડે એક ભ્રમણ જેવા તેજ ભ્રમણને કારણે ઝડપી ભ્રમણ પણ કરતું હોય છે. આવા ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં, વીજાણુઓ જે રેડિયો-વિકિરણોનું ઉત્સર્જન કરે છે તે જ વિકિરણો ઘણી વાર રેડિયો-સ્પંદો સ્વરૂપે પૃથ્વી પર ઝિલાય છે અને આવા ન્યૂટ્રૉન તારા ‘પલ્સાર’ (pulsar) તરીકે ઓળખાય છે.

આકાશગંગા જેવાં તારાવિશ્ર્વોમાં પણ ગૉસના લાખમા ભાગ જેવું નિર્બળ પણ વિસ્તૃત ચુંબકીય ક્ષેત્ર પ્રવર્તે છે. આ ક્ષેત્ર સાથે સંસર્ગમાં આવતા વીજાણુઓ લાંબે ગાળે પ્રચંડ વેગ પકડીને બ્રહ્માંડ-કિરણોના સ્વરૂપે ફેલાય છે !

આમ વિશ્વની અનેક ખગોળીય ઘટનાઓનું નિયંત્રણ વીજાણુપ્રવાહ અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર વચ્ચેની પરસ્પર આંતરક્રિયાઓ દ્વારા થાય છે, જેનો અભ્યાસ ચુંબકીય દ્રવ્યગતિકીના પરિપ્રેક્ષ્યમાં આવે છે.

જ્યોતીન્દ્ર ન. દેસાઈ