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सितारे के जीवन और मौत

दबाव के तहत मामला
तारों को समझने के लिए, आपको दबाव समझना चाहिए। जन्म से मृत्यु तक, अपने खुद के वजन से बनाए गए एक स्टार का आंतरिक दबाव स्टार के जीवन में सबसे प्रमुख कारक होता है।

मान लीजिए आप रेत के एक ढेर लेते हैं, और इसे अधिक रेत जोड़ते हैं। ढेर बड़ा हो जाएगा कोई सोच सकता है कि यह ग्रहों या सितारों के लिए भी सच है, और यह है – लेकिन केवल एक बिंदु पर। बात यह है, जो हम “ठोस पदार्थ” कहते हैं वह सूक्ष्म पैमाने पर कुछ भी नहीं है। पदार्थ में छोटे परमाणु होते हैं यदि आप एक परमाणु के नाभिक को संगमरमर के आकार में विस्तारित कर सकते हैं, तो यह तीन अरब टन वजन कर सकता है और अगले निकटतम न्यूक्लियस दो मील दूर होगा। नाभिक के बीच केवल हल्के इलेक्ट्रॉन “बादल” होते हैं (इलेक्ट्रॉन संभावनाओं बादलों के बारे में अधिक जानकारी के लिए प्लेट 1 देखें।)

१ – बृहस्पति सूर्य से पांचवां ग्रह है। सूर्य के अलावा यह सौर प्रणाली में सबसे बड़ा वस्तु है, और वास्तव में, चूंकि दोनों बृहस्पति और सूर्य लगभग पूरी तरह से हाइड्रोजन और हीलियम गैस से बना होते हैं, बृहस्पति सूर्य की तुलना में पृथ्वी की तुलना में कहीं अधिक होता है। पृथ्वी का व्यास दस बार, और ३१८ पृथ्वी के लोगों में वजन पर, बृहस्पति, सभी ग्रहों और सौर मंडल में चन्द्रमाओं की तुलना में २.४ गुना अधिक बड़े पैमाने पर संयुक्त है। लेखक आइज़ैक असिमोव ने एक बार कहा था कि “सौर मंडल में सूर्य, बृहस्पति और थोड़ा मलबे शामिल हैं।”

बिलियन टन, आधे इंच का पत्थर बिखरे हुए मील की दूरी पर बहुत खाली जगह के बराबर है, ठोस पदार्थ नहीं है। कारक जो पदार्थ को “ठोस” बनाता है, वह विद्युत चुम्बकीय बल परमाणुओं के बीच चल रहा है। यह बल, क्वांटम यांत्रिकी के नियमों के अलावा, परमाणुओं को व्यवस्था में बंद कर देते हैं जिसे हम इंसान को “ठोस” कहते हुए प्रसन्न करते हैं, ज्यादातर क्योंकि वे किसी भी संपीड़न बल का विरोध कर सकते हैं जो हमारी तकनीक को सहन कर सकती है। लेकिन, वे नहीं हैं। यदि आप इसे पर्याप्त दबाव लागू करते हैं तो कुछ भी ठोस नहीं है यह धारणा है कि अधिक द्रव्यमान को बड़ा मात्रा के समान होना चाहिए, ग्रह पृथ्वी जैसी “छोटी” वस्तुओं के लिए ही सही है, जिसका वजन उनके कोर को बहुत अधिक सेकने के लिए पर्याप्त नहीं है (हालांकि, यहां तक कि मंगल या पृथ्वी जैसे छोटे ग्रहों के लिए, केंद्रीय दबाव अभी भी प्रचलित हैं। धरती में एक से कम 20% कम मात्रा है, जो इसकी उम्मीद कर सकती है, इसके रसायन शास्त्र के आधार पर, क्योंकि इसकी भार ने इसके केंद्रीय लोहे को संकुचित किया है सतह पर पाए जाने वाले लोहे की घनत्व को दोगुना करने के बारे में कोर।)

२ – शुद्धतावादियों के लिए, यह सैद्धांतिक अधिकतम कई मान्यताओं पर निर्भर करता है, जैसे कि ग्रह ज्यादातर हाइड्रोजन और हीलियम के बने होते हैं या नहीं। हमारे उद्देश्यों के लिए, १.७ बृहस्पति जनों का एक अनुमान काफी अच्छा है।

जैसे कि ग्रह अधिक से अधिक हो जाते हैं, गुरुत्वाकर्षण संपीड़न की प्रवृत्ति अंततः तब तक बढ़ जाती है, जब तक ज्युपिटर १ (५४० धरती के जन) के लगभग १.७ गुने बड़े पैमाने पर एक व्यक्ति महत्वपूर्ण बिंदु तक पहुंचता है जहां ग्रह बड़ा हो जाता है! इस महत्वपूर्ण बिंदु से परे २, एक ग्रह में अधिक द्रव्यमान जोड़ने से वास्तव में यह छोटा होता है क्योंकि अतिरिक्त द्रव्यमान द्वारा निर्मित संपीड़न अतिरिक्त द्रव्यमान की मात्रा से अधिक है (प्लेट २ में अधिक विवरण हैं।)
क्योंकि बड़े पैमाने पर बड़े ग्रह बड़े पैमाने पर बढ़ते हुए त्रिज्या को जोड़ते हैं, उनकी घनत्व (मात्रा के आधार पर विभाजित) स्ट्रेटोस्फियरिक होते हैं, कई बार सीसा के होते हैं। सुपर-बड़े ग्रहों के केंद्रीय तापमान और दबाव इतनी बड़ी हैं कि परमाणु एक दूसरे से बंधन नहीं कर सकते हैं, अर्थात चट्टानों और बर्फ और अन्य यौगिक मौजूद नहीं हो सकते हैं। आपके पास सब कुछ अलग-अलग परमाणुओं के बारे में फ़्लोट कर सकते हैं। इस प्रकार सुपर ग्रहों को गैस के अत्यधिक भारी संकुचित गेंदों के रूप में सोचना अधिक सटीक होता है, बजाय इसके चारों ओर लपेटे गए वातावरण के साथ तरल या ठोस कोर के बजाय। कोर प्रेशर में यह भी सीमित होता है कि ग्रह कितना बड़ा हो सकता है: प्लेट २ में सचित्र बहुत घना, नीला ग्रह का किनारा एक बड़े पैमाने पर अधिकार है जहां आप ठंडे गैस की एक गेंद पर निचोड़ कर सकते हैं और अभी भी इसे ठंडे की गेंद की तरह व्यवहार करने की अपेक्षा करते हैं गैस। प्लेट के ऊपरी बाएँ से शानदार परिणाम दिखाता है यदि आप इसे आगे बढ़ते हैं, तो लगभग ७५ ज्यूपिटर (२४,००० पृथ्वी के लोगों) तक हाइड्रोजन संलयन प्रज्वलित होते हैं और “ग्रह” चमकने लगते हैं! यह बौना सितारा बन गया है।

प्लेट ३
संकेतन १०१८ का अर्थ है कि आपके पास १८ शून्यों के बाद एक है इसी प्रकार, १०-१८ का मतलब है कि आपके पास शून्य, दशमलव बिंदु, फिर १७ शून्य और एक है।
हम इस बात पर चर्चा करेंगे कि हाइड्रोजन संलयन क्या है, और यह कैसे परमाणु ऊर्जा के प्रचुर मात्रा में उत्पन्न करता है, थोड़ी देर बाद। यहां महत्वपूर्ण मुद्दा यह है कि ग्रह / तारा के अंदर गर्मी की पीढ़ी मौलिक रूप से इसे बदल देती है। जड़ी-बूटी सुपर ग्रह सिर्फ सिकुड़ते हैं क्योंकि आप अधिक द्रव्यमान को ढेर कर देते हैं, लेकिन एक स्टार में गर्मी नाटकीय ढंग से अपने गैसों के दबाव को बढ़ाती है और आगे के संकुचन को रोकती है। दरअसल, हमारे सूर्य जैसे बड़े सितारों की विशाल ऊर्जा उत्पादन उन्हें किसी भी ग्रह की तुलना में अधिक भव्य (यद्यपि प्रकाश और शराबी) गेंदों में बढ़ने का कारण बनता है। (सूर्य के बारे में अधिक जानकारी के लिए प्लेट ३ देखें)

हालांकि, सूर्य और अन्य सितारों की मात्रा केवल इतना ही लंबे समय तक बनाए रख सकते हैं क्योंकि उनके पास उच्च दबाव गैस उत्पन्न करने के लिए एक गर्मी स्रोत होता है, और कोई गर्मी स्रोत हमेशा के लिए खत्म नहीं हो सकता है। चूंकि गुरुत्वाकर्षण संपीड़न वह है जो हमें इस समय में दिलचस्पी है, हम एक ही अस्थायी रुकावट के रूप में गर्मी पीढ़ी को अलग कर देते हैं और आगे बढ़ते हैं। मान लीजिए कि हमारे पास ७५ एमजे ग्रह / स्टार हैं जो गर्मी पैदा नहीं कर सकते हैं। उस मामले में क्या होता है, जैसा कि हम अधिक जन जोड़ते हैं?

यह सिकुड़ रहा है, बेशक। एक लंबी कहानी कम करने के लिए, बड़े पैमाने पर वस्तुओं (कोई गर्मी स्रोत नहीं) सिकुड़ते नहीं रहें क्योंकि वे अधिक बड़े पैमाने पर बढ़ते हैं। लेकिन, जब वे १०० बृहस्पति के दायरे में चले जाते हैं, तो वे जिस तरह से हटते हैं, उसमें बदलाव करते हैं।

जैसा कि एक स्टार में परमाणुओं को एक साथ मिलकर एक साथ मिलकर दबाया जाता है, वे अंततः उस बिंदु तक पहुंच जाते हैं जहां आसन्न नाभिक से इलेक्ट्रॉन बादल ओवरलैप करना शुरू करते हैं। इससे स्टार के भौतिकी को बहुत अजीब क्षेत्र में तेज मोड़ लेना है, क्योंकि इसका मतलब है कि क्वांटम यांत्रिकी शास्त्रीय भौतिकी के बजाय शॉट्स को बुला रहे हैं। तथ्य यह है कि इलेक्ट्रॉन वास्तव में बादल हैं और ठोस वस्तुएं नहीं (प्लेट १ देखें) आपको विश्वास करने के लिए प्रेरित कर सकते हैं कि इलेक्ट्रानों को एक साथ निचोड़ना आसान होगा – और आप काफी गलत होंगे। इलेक्ट्रॉनों क्वांटम मैकेनिकल बादल हैं, वायु के कफ नहीं हैं, और जैसा कि ऐसा होता है, क्वांटम मैकेनिक्स अतिवृद्धि इलेक्ट्रॉन बादलों की गंभीरता से अस्वीकृत होता है। (यह अस्वीकृति को तकनीकी तौर पर भौतिक विज्ञानी वोल्फगैंग पॉली के बाद पॉली बहिष्कार सिद्धांत के रूप में जाना जाता है।) कुछ पैराग्राफ में क्वांटम यांत्रिक सिद्धांत के बारे में चर्चा करना आसान नहीं है, लेकिन सौभाग्य से, हमें केवल कुछ प्रमुख बिंदुओं को कवर करने की आवश्यकता है।

आपको सितारों के क्वांटम यांत्रिकी के बारे में जानने की जरूरत है
परमाणु प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों से बने होते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन परमाणुओं के नाभिक होते हैं और बहुत घना है, एक अविश्वसनीय १०१८ किग्रा / एम 3 में वजन। (यदि संपूर्ण पृथ्वी प्रोटॉन / न्यूट्रॉन घनत्व में संकुचित होती है, तो यह केवल लगभग ७०० फीट भर होगी।) परमाणु नाभिक इस तरह बहुत छोटे लेकिन बहुत भारी कणों की तरह व्यवहार करते हैं। इलेक्ट्रॉनों मछली की एक अलग केतली हैं १९३७ में प्रोटॉन या न्यूट्रॉन (१०१३ के एक कारक) की तुलना में बहुत कम घना, इलेक्ट्रॉनों को आम तौर पर लोकप्रिय लेखकों द्वारा “कक्षा” परमाणु नाभिक कहा जाता है, भले ही भौतिक विज्ञान में हम में से अधिकांश ने १९२७ में बिंदु-कण इलेक्ट्रॉनों की धारणा को छोड़ दिया। जैसा कि प्लेट १ में बताया गया है, इलेक्ट्रॉन ऐसे कण नहीं हैं जैसे कि वे अधिक जटिल संस्थाएं हैं जो अधिकांश समय तरंगों की तरह कार्य करती हैं, फिर भी असतत जन और गति को लेते हैं जैसे कि वे कण हैं।

अब, क्वांटम यांत्रिकी को क्वांटम यांत्रिकी कहा जाता है क्योंकि इलेक्ट्रॉन की तरह प्राथमिक कण सामान्यतः ऊर्जा और गति के राज्यों (या ऊर्जा स्तर पर कब्जा करने के लिए सीमित होते हैं), जो केवल विशिष्ट मात्रा के मानों पर ही मौजूद होते हैं। अंतरिक्ष में स्वतंत्र रूप से चलने वाले केवल प्राथमिक कण, बिना किसी चीज के साथ बातचीत, किसी भी ऊर्जा को उसी तरह ले जा सकते हैं कि राजमार्ग पर एक कार किसी भी गति से ले सकती है। एक परमाणु के अंदर एक इलेक्ट्रॉन के लिए, संभावित ऊर्जा बताती है कि यह एक सीढ़ी पर एक टोकरा सेटिंग के अनुरूप हो सकता है। (सही १ चित्र देखें।) टोकरा एक कदम या अगले पर हो सकता है, लेकिन यह बीच में कहीं भी आराम नहीं कर सकता। टोकरे की तरह, एक इलेक्ट्रॉन कम ऊर्जा की स्थिति में सीढ़ी को “नीचे” उछाल कर सकता है, लेकिन यह कभी भी ऊर्जा के बिना बिना सीढ़ियों को “ऊपर” ले जा सकता है। टोकरा के विपरीत, हालांकि, इलेक्ट्रॉन बिना या बिना बाहर की मदद से, हमेशा ही आगे या बाद में नीचे चलेगा। और टोकरे के विपरीत, यह भविष्यवाणी करना असंभव है कि जब इलेक्ट्रॉन यह कर सकता है: आप यह कर सकते हैं कि यह कितनी देर तक ले सकता है, इसके लिए संभावना निर्दिष्ट है। (यदि आप टोकरे / सीढ़ियों को चरम पर धकेलना चाहते हैं, तो आप एक चकरा की कल्पना कर सकते हैं जिसमें एक उत्तेजित खरगोश के अंदर ताला लगा है। आप जानते हैं कि वॉकिंग टोकरा अंततः सीढ़ियों से नीचे गिर जाएगा, लेकिन आप कब नहीं जानते।

नोटर तरीका एक इलेक्ट्रॉन एक टोकरे से अलग है कि दो बक्से एक ही कदम पर सेट खुश हैं, लेकिन दो इलेक्ट्रॉनों नहीं हैं। सीधे शब्दों में कहें, दो इलेक्ट्रॉनों कभी भी एक ही क्वांटम स्थिति पर कब्जा नहीं कर सकते। वे और अक्सर एक ही स्थान पर कब्जा कर सकते हैं, लेकिन यह अलग है। (विभिन्न सिगारों से धुएं के दो बादलों की कल्पना करें, हवा में मिलाते हुए। यही मेरा क्या मतलब है जब मैं कहता हूं कि दो इलेक्ट्रॉन एक ही स्थान पर “कब्जा” कर सकते हैं। इन दोनों में एक ही बिंदु पर होने की कुछ संभावना हो सकती है।) क्या इलेक्ट्रॉनों क्या एक ही स्थान पर कब्जा कर लेते हैं और साथ ही साथ एक ही ऊर्जा और गति होती है दूसरे शब्दों में, यदि सिगार धूम्रपान का बादल वास्तव में इलेक्ट्रॉनों की तरह व्यवहार करता है, तो एक ही तापमान के बादलों को धुआं और रंगों को ढेर की बजाय चट्टानों की तरह एक-दूसरे से बाउंस करने की आवश्यकता होगी! वे केवल मिश्रण कर सकते हैं यदि वे अलग-अलग तापमान पर थे या अलग-अलग रंग थे अगर यह थोड़ा अजीब लगता है – ठीक है, मैंने कहा कि कुछ पैराग्राफ में क्वांटम यांत्रिकी को समझा जाना आसान नहीं था। मुख्य बिंदु यह है कि इलेक्ट्रॉन एक बहिष्कार नियम का पालन करते हैं जो उन्हें समान मात्रा के स्तरों पर कब्जा करने से रोकता है।

प्लेट ४
३ – डिग्री केल्विन डिग्री सेल्सियस के समान हैं, सिवाय इसके कि शून्य सी डिग्री शुद्ध पानी के ठंड बिंदु से मेल खाती है, जबकि शून्य के ° पूर्ण शून्य से मेल खाती है, सबसे ठंडा तापमान संभव है। संपूर्ण शून्य सैद्धांतिक तापमान है जहां सभी गति समाप्त होती है, यहां तक कि परमाणु गति भी। इसलिए केल्विन पैमाने को कभी-कभी पूर्ण तापमान पैमाने भी कहा जाता है। निरपेक्ष शून्य को ० के ° या -४५९.६९ एफ डिग्री पर होता है, जैसा कि आप पसंद करते हैं।

४ – गर्मी केवल छोटे कणों की यादृच्छिक गति है। अधिक ऊर्जावान व्यक्ति कणों की गति, पूरे तापमान का उच्चतर।

५ – प्रोटॉन पर सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है और इलेक्ट्रॉन की तुलना में १८३६ गुणा अधिक भारी होता है। इलेक्ट्रॉनों ने एक नकारात्मक संकेत के अलावा प्रोटॉन के रूप में एक ही चार्ज किया है, इसलिए एक नाभिक के आसपास के इलेक्ट्रॉनों की संख्या को प्रोटॉन की संख्या के बराबर होना चाहिए। साझा इलेक्ट्रॉनों ने रसायन विज्ञान बना दिया, इस प्रकार नाभिक की प्रोटॉन संख्या सीधे इसकी रसायनता को निर्धारित करती है। आवधिक तालिका में प्रत्येक तत्व एक नाभिक से मिलकर प्रोटॉन संख्या से मेल खाती है: तत्व # ८ (ऑक्सीजन) में आठ प्रोटॉन होते हैं, और इसी तरह।

६ – न्यूट्रॉन में लगभग समान प्रोटॉन (न्यूट्रॉन ०.०६% अधिक बड़े पैमाने पर) के रूप में एक समान द्रव्यमान है, लेकिन इसमें कोई विद्युत प्रभार नहीं है, इसलिए नाम है। साधारण बात में लगभग ५०% प्रोटॉन और ५०% न्यूट्रॉन होते हैं, इसलिए नाभिक के अंदर बंद किए गए न्यूट्रॉन ब्रह्माण्ड में लगभग सामान्य पदार्थ का लगभग आधा होता है। हालांकि, बहुत ही प्रोटॉन के विपरीत, निशुल्क न्यूट्रॉन स्थिर नहीं है। न्यूक्लियस के बाहर, न्यूट्रॉन में प्रोटॉन, एक इलेक्ट्रॉन, और कुछ एंटी-न्यूट्रिनो के बारे में १०.६ मिनट में क्षय हो जाता है। १९३२ तक मुफ्त न्यूट्रॉन का पता नहीं चला था।

आम तौर पर, हालांकि, यह बहिष्कार नियम केवल उन इलेक्ट्रॉनों पर लागू होता है जो समान परमाणु के भीतर होते हैं। “सामान्य” मामले (जैसा कि आप की तरह बनते हैं) के लिए, इलेक्ट्रॉनों को नाभिक से जुड़े होते हैं जो आपके भीतर की जगह भर में बिताए जाते हैं, जैसे कि कई पत्थरों को बिखरे हुए मील की दूरी के अलावा सबसे अधिक अनुकूल होने के लिए प्रत्येक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों के छोटे परिवार के लिए बहुत सारे कमरे हैं – अर्थात, सबसे कम ऊर्जा – स्वयं सभी को बताती है (एक चित्रण के लिए प्लेट ४ देखें।)

यह खुश व्यवस्था समाप्त हो गई है क्योंकि इलेक्ट्रॉन बादल एक टूटे हुए स्टार के अंदर ओवरलैप करना शुरू करते हैं। के रूप में उनमें से एक बढ़ती प्रतिशत के साथ कुचल दिया जाता है, क्वांटम यांत्रिकी के नियमों की मांग है कि घन सेंटीमीटर में ट्रिलियन ट्रिलियन ट्रिलियन ट्रॉलीयन ज्लिंगिंग इलेक्ट्रॉनों में से केवल एक ही इसकी मूल, न्यूनतम ऊर्जा राज्य में ही रहे। इसे शहरी आवास की तरह सोचें: यदि जनसंख्या घनत्व कम है, तो हर परिवार एक खेत-शैली वाले घर में रह सकता है। लेकिन जब घनत्व मैनहट्टन की पहुंचता है, तो किसी को जमीन पर ६२ कहानियां बनी रहना पड़ता है। इलेक्ट्रॉनों को बदतर के अलावा, इस तरह की तरह हैं मैनहट्टन के क्वांटम संस्करण में, पूरे शहर में केवल एक इलेक्ट्रॉन को भूमि तल पर रहने की इजाजत है! अन्य इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा राज्यों में धकेल दिया जाना चाहिए, और क्योंकि प्रति राज्य में केवल एक इलेक्ट्रॉन है, चाहे कितने इलेक्ट्रॉन होते हैं, इलेक्ट्रॉनों ने आश्चर्यजनक ऊर्जा को तेजी से चढ़ाया है। औसत गिरने वाले इलेक्ट्रॉनों में ऊर्जा का १००,००० वोल्ट होता है, जो एक इलेक्ट्रॉन डिग्री तापमान से एक अरब डिग्री केल्विन ३ से ऊपर होता है यदि आप इलेक्ट्रानों के बारे में सोचते हैं तो गर्म गैस में कणों (जैसे, १००,००० वोल्ट्स इलेक्ट्रॉनों को अलग-अलग नाभिक से दूर करने के लिए पर्याप्त से ज्यादा है, इसलिए इलेक्ट्रॉनों को तार के एक तरफ से एक गैस की तरह दूसरे को घूमने के लिए स्वतंत्र हैं।) पदार्थ भौतिकविदों द्वारा एक नए और अजीब स्थिति इलेक्ट्रॉन-परावर्तन पदार्थ कहा जाता है।

इस बिंदु पर हमारे स्टार का शायद एक सौर द्रव्यमान (लगभग ८०,००० पृथ्वी के लोग) का एक चौथाई है, जो एक मात्रा में पैक किया जाता है, जो पृथ्वी के त्रिज्या से दोगुने नहीं है। यह अब इतनी घने है कि इसकी सतह के पास इलेक्ट्रॉन-परावर्तन पदार्थ की एक चौथाई बोतल का वजन ५० टन होगा। ऐसी वस्तुएं सैद्धांतिक रूप से नहीं हैं: आकाशगंगा का आकाशगंगा उनमें संभवत: दस अरब है, और पहली बार १८६२ में देखा गया था। खगोलविदों ने उन्हें सफेद मसौदा के रूप में संदर्भित किया, क्योंकि वे बहुत छोटे और सफेद गर्म हैं (गर्व मुझे ध्यान दें कि नॉर्थवेस्टर्न के डियरबॉर्न ऑब्ज़र्वेटरी में टेलीस्कोप ऐतिहासिक १८६२ में देखा जाने वाला उपकरण था, ईमानदारी मुझे यह स्वीकार करने के लिए मजबूर करती है कि नॉर्थवेस्टर्न ने १८८७ तक दूरबीन का अधिग्रहण नहीं किया, १८६२ में दूरबीन बोस्टन में था, जहां यह निर्मित किया गया था।)

सामान्य बातों के लिए – गैस, तरल या ठोस – एक परमाणु “सूरज” के आसपास के “ग्रहों” के इलेक्ट्रॉनों के बादलों के साथ लघु सौर प्रणालियों के रूप में परमाणुओं को देखते हैं। कुछ इलेक्ट्रॉनों को ट्रॉली कारों की तरह व्यवहार करने की अनुमति है और रासायनिक बांड बनाने के लिए पड़ोसी परमाणुओं के बीच साझा किया जा सकता है, लेकिन यह सब कुछ है। इलेक्ट्रॉन-परावर्तन के लिए, जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, यह “सौर मंडल” चित्र बिल्कुल भी काम नहीं करता है। दुर्बल मामले में इलेक्ट्रॉनों को इतनी बारीकी से एक साथ संकुचित किया जाता है कि वे अधिक या कम व्यवहार करते हैं जैसे पूरे स्टार एक बड़ी मात्रा प्रणाली है। वे एक इलेक्ट्रॉन गैस बनाते हैं, और स्टार के अंदर अत्यधिक दबाव वाले द्रव की तरह व्यवहार करते हैं। इलेक्ट्रॉन-नग्न नाभिक कम “सूरज” की तरह व्यवहार करते हैं और इलेक्ट्रॉन गैस के माध्यम से ज़िंदांग के समान होते हैं।

हैरानी की बात है, नाभिक की गति लगभग पूरी तरह से उनके इलेक्ट्रॉन घेरा में इस परिवर्तन से अप्रभावित है। वे अभी भी आगे बढ़ते हैं, हालांकि वे एक इलेक्ट्रॉन-पराजन के बजाय एक सामान्य गैस में हैं। इसके लिए दो कारण हैं। सबसे पहले, नाभिक इलेक्ट्रॉन नहीं हैं। नियम जो कि राशन इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्रोटॉन ५ और न्यूट्रॉन ६ के लिए पूरी तरह अप्रासंगिक है जो कि नाभिक बनाते हैं। (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के पास अपने क्वांटम स्टेट हैं, धन्यवाद।) दूसरे, नाभिक इलेक्ट्रॉनों की तुलना में अधिक घने और अधिक बड़े होते हैं। नाभिक कदम के रूप में, वे इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा राज्यों के रूप में अनजान हैं, क्योंकि एक तोप का गोला वायुमंडलीय आर्द्रता है।

इसका मतलब यह है कि यदि आप गर्मी या इलेक्ट्रान-पतला पदार्थ को शांत करते हैं, तो नाभिक तेजी से या धीमी गति से चलता है, जैसे वे सामान्य गैस में होते हैं। लेकिन एक सामान्य गैस के विपरीत, इलेक्ट्रॉनों की परवाह नहीं है और सूट का पालन नहीं करते हैं वे किसी विशेष नाभिक से जुड़ी नहीं हैं और वास्तव में, एकमात्र ऐसा कारक जिस पर उनपर कोई असर पड़ता है, स्वयं को आगे दूर करने और बहिष्कार नियम से बचने का संघर्ष है। सफेद बौने की विशाल गुरुत्वाकर्षण द्वारा बनाई गई विशाल संपीड़न से संघर्ष का यह परिणाम है, और गुरुत्वाकर्षण के तापमान के साथ कुछ नहीं करना है। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉन गैस केवल सफेद बौना के द्रव्यमान (यानी, अपने गुरुत्वाकर्षण में परिवर्तन के लिए) में बदलावों का जवाब देती है, और इसके तापमान में परिवर्तन नहीं करने का, जिसका बदले में इसका मतलब है कि एक सफेद बौना आकार में बिल्कुल नहीं बदलता है यह गर्म या ठंडा है।

यह अंतिम तथ्य एक बहुत ही महत्वपूर्ण है, जैसा कि हम बाद में देखेंगे। सामान्य गैसों को गर्म या ठंडा होने पर मात्रा में परिवर्तन होता है, इसलिए गर्म हवा में उगता है और कूलर गैस गिरती है। परन्तु इलेक्ट्रॉन-परावर्तन पदार्थ एक गैस की तुलना में एक विदेशी, विलक्षण रूप से घने द्रव्य की तरह अधिक व्यवहार करता है, और जब वह गर्म होते हैं तो तरल पदार्थ बहुत मात्रा में परिवर्तन नहीं करते हैं। वे केवल गर्म हो जाते हैं इसलिए सामान्य बात से ज़्यादा कॉम्प्रेक्ट करना मुश्किल होता है। (यह एक इलेक्ट्रॉन को उच्च स्तर तक तरक्की करने के लिए ऊर्जा लेता है, और एक स्टार के द्रव्यमान से कुछ में सभी इलेक्ट्रॉनों को ऊपर उठाने में बहुत ऊर्जा होती है।)

संक्षेप में, जब वे बढ़ते दबाव या तापमान पर प्रतिक्रिया करते हैं, तो सफेद बौने पृथ्वी की तरह “ठोस” शरीर जैसे कि बृहस्पति या सूर्य जैसे वाष्पमय निकायों की तरह व्यवहार करते हैं। बड़े पैमाने पर निकायों की हमारी चर्चा में हम लगभग पूर्ण चक्र आ चुके हैं।

१९३१ में, सैद्धांतिक खगोल-भौतिकीविद् सुब्रह्मण्यन चंद्रशेखर (तब केवल २१ वर्ष) ने इलेक्ट्रॉन-परावर्तनशील पदार्थों पर चौंका देने वाला पेपर प्रकाशित किया। उनकी गणना से पता चला है कि एक सफेद बौना के रूप में अधिक भारी हो जाता है, यह अनिवार्य रूप से महत्वपूर्ण बिंदु तक पहुंचने चाहिए। यह आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत का नतीजा निकले, और जब से मैं एक पैराग्राफ में सापेक्षता को नहीं समझा सकता, तो मैं सिर्फ तथ्यों की रूपरेखा करता हूं: जैसा कि एक सफेद बौना में इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा स्तरों में उतार दिया जाता है, वे तेज़ी से आगे बढ़ते हैं हालांकि, सापेक्षता के सबसे मौलिक कानूनों में से एक यह है कि प्रकाश की गति (प्रति सेकंड १८६,२८२ मील प्रति) से कहीं ज्यादा कुछ भी नहीं चल सकता है। जैसा कि कण इस गति का दृष्टिकोण करते हैं, वे तेजी से असंभव हो जाते हैं क्योंकि वे बड़े पैमाने पर उन ऊर्जा को प्राप्त करना शुरू करते हैं जो उन्हें धक्का दे रहे हैं! यह प्रसिद्ध समीकरण में लिखा गया है, ई = एमसी २, जिसमें कहा गया है कि ऊर्जा को द्रव्यमान में परिवर्तित किया जा सकता है और इसके विपरीत। लगभग बोलते हुए, ऊर्जा के बजाए रोशनी प्राप्त करने वाले द्रव्यमान के पास कण या इसे दूसरी तरफ रखने के लिए, वे भारी हो जाते हैं लेकिन जब आप उन्हें ऊर्जा जोड़ते हैं तो वे तेजी से नहीं जाते हैं। (कोई भी मोटी सुअर के बारे में सोचने में मदद नहीं कर सकता है, बहुत सारी खाद्य ऊर्जा को भरना है, लेकिन तेज और अधिक शक्तिशाली होने के बजाय मोटी और धीमी गति से हो रहा है।) इस तथ्य का उपयोग करके, चंद्रशेखर ने कहा कि एक सफेद बौड़व में इलेक्ट्रॉन दबाव की एक पूर्ण सीमा होना चाहिए यहां तक कि असीम घनत्व को कुचल दिए जाने पर, सापेक्षता से लगाई गई गति सीमा अभी भी किसी भी दबाव के लिए कट ऑफ कर सकती है जो वे लागू कर सकते हैं।
इसी समय, चिंताजनक रूप से, इस बात की कोई सीमा नहीं है कि आप कितना द्रव्यमान एक सफेद बौना पर ढेर कर सकते हैं। इससे भी बदतर, भारी आप अपनी सतह पर गुरुत्वाकर्षण बल को अधिक शक्तिशाली बनाते हैं। यूनिवर्सल ग्रेविटेशन के आइजैक न्यूटन के प्रसिद्ध कानून बताते हैं कि गुरुत्वाकर्षण के बल १ / आर २ के अनुपात में हैं, जिसका अर्थ है कि यदि एक ग्रह का त्रिज्या दो के एक गुण से घटता है, तो इसकी सतह पर गुरुत्वाकर्षण के बल चार के एक कारक से बढ़ने चाहिए।

चंद्रशेखर ने दिखाया कि वहां एक बिंदु था जहां बड़े पैमाने पर और घटती त्रिज्या में वृद्धि के असीमित अग्रिम अब निरंतर नहीं रह सकता था। एक ऊँट की पीठ की तरह एक पुआल की तरह, इस बिंदु पर एक सफेद बौना को अधिक द्रव्यमान जोड़ने से बौना की गुरुत्वाकर्षण संपीड़न इलेक्ट्रॉन दबाव में किसी भी संभावित वृद्धि से अधिक हो सकता है। इस प्रकार बौना सिकुड़ जाएगा, फिर भी पहले की तुलना में एक भी बदतर गुरुत्वाकर्षण असंतुलन के साथ छोड़ दिया जाएगा। बढ़ी असंतुलन इससे आगे हटना पड़ेगा, जिससे गुरुत्वाकर्षण संकट बिगड़ जाएगा।

संक्षेप में, चंद्रशेखर की गणना ने भविष्यवाणी की थी कि यदि एक सफेद बौना एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान से ऊपर उठाया गया था, तो यह भयावह होगा! उन्होंने इस महत्वपूर्ण द्रव्यमान की गणना सूर्य के द्रव्यमान के बारे में १.४ गुना होने की थी, और समय में इसे चंद्रशेखर की सीमा के रूप में जाना जाने लगा।

यह कहना सही होगा कि इस खबर को १९३१ में अत्यधिक मिश्रित रिसेप्शन मिला है। क्वांटम यांत्रिकी अभी भी उस समय (केवल चार वर्ष का) एक बहुत ही छोटा विषय था और कई खगोल-भौतिकशास्त्रियों को अभी भी क्वांटम यांत्रिकी के पूरे सिद्धांत के बारे में गंभीर संदेह नहीं था इस विशेष पूर्वानुमान के विश्वास के बारे में सोचो। कैसे, उन्होंने हुकूमत कर लिया, एक आधा फिर सूर्य के रूप में बड़े पैमाने पर और पहले से ही लगभग अकल्पनीय घनत्व के लिए संकुचित हो सकता है, बस “गिर”? क्या पतन? यह पूरी तरह से निरर्थक था। यदि उसके तार्किक निष्कर्ष पर ले जाया गया, चंद्रशेखर के काम से संकेत मिलता है कि सीमा से ऊपर धराकर एक सफेद बौना सचमुच गायब हो जाएंगे – या अधिक वास्तव में, यह तुरंत एक अन्तरायिक बिंदु को संकुचित किया जाएगा। खगोलविदों की कोई कमी नहीं थी जो इस विचार के बारे में संदेह रखते थे, इसे हल्का ढंग से रखने के लिए। सर आर्थर एडिंगटन, आइंस्टीन की भविष्यवाणी की पुष्टि करने वाले पहले खगोलविद थे कि सूर्य की गुरुत्वाकर्षण तारों को मोड़ सकते हैं, और संभवत: उनके समय के सबसे सम्मानित खगोलविद, केवल हाथ से भविष्यवाणी को खारिज कर देते हैं दरअसल, यह काफी हद तक एडिंगटन की सिद्धांत की मुखर आलोचना थी जिसके कारण यह लगभग एक दशक के बेहतर भाग के लिए उपेक्षा की गई थी।

और फिर भी, इस समय तक खगोलविदों ने दर्जनों सफेद बौना सितारों की खोज की थी। और जहां तक निर्धारित नहीं किया जा सकता है, वहां १.४ सौर जनों से अधिक नहीं है। कुछ ऐसे थे जिन्होंने महसूस किया कि चंद्रशेखर की सीमा के अनुसार यह पूरी तरह से खारिज होने के लिए पूरी तरह से विचार-विमर्श में बहुत प्रसन्न था। जैसा कि हम बाद में देखेंगे, तब क्या होता है जब १.४ सौर जनों से परे एक सफेद बौना लिया जाता है, यह आश्चर्यजनक और जटिल हो जाता है, लेकिन इससे पहले कि हम उस कहानी को बता सकें हमें अपना ध्यान तारकीय जन्म तक लेना चाहिए, जिसे हम करेंगे अगले खंड में

आगे बढ़ने से पहले, मैं ध्यान दूंगा कि १९३७ में, एडिंगटन और अन्य ब्रिटिश खगोलविदों के सिद्धांतों के प्रति शत्रुतापूर्ण थके हुए थे, चंद्रशेखर ने शिकागो विश्वविद्यालय में एक संकाय पद के लिए कैम्ब्रिज छोड़ दिया था, जहां वह अपने पूरे जीवन के लिए रुके थे। १९८३ में उन्हें भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया, मुख्य रूप से सफेद डवर्ड्स पर उनके काम के लिए।

Source: http://faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/pressure.html