सूर्यकुल

सूर्यकुल

सूर्य हा  तारा व त्याच्या भोवती विशिष्ट कक्षांमध्ये फिरत असलेले विविध खस्थ पदार्थ यांना एकत्रितपणे सूर्यकुल म्हणतात. सूर्य हा सूर्यकुलातील सर्वांत जास्त द्रव्यमान असलेला खस्थ पदार्थ आहे. सूर्य हा  आकाशगंगा या  दीर्घिकेतील एक सर्वसाधारण तारा असून तो आकाशगंगेच्या मध्याभोवती फिरतो. त्याच्याशिवाय सूर्यकुलात आठ ग्रह, त्यांचे माहीत असलेले शंभराहून अधिक उपग्रह (उदा., चंद्र), असंख्य लघुग्रह व त्यांचे तुकडे,  धूमकेतू, उल्काभांचे समूह आणि आंतरग्रहीय माध्यम म्हणजे वायू व धूळ यांचे व्यापकपणे पसरलेले मिश्रण यांचा अंतर्भाव करतात.

सूर्यकुलातील बहुतेक सर्व घटक सूर्याभोवती विशिष्ट कक्षांत फिरतात. निरनिराळे उपग्रह त्यांच्या ग्रहांभोवतीच्या ठराविक कक्षांत फिरतात; तर मोठ्या ग्रहांभोवती कडी फिरत असतात. सूर्यकुल निर्माण झाल्यापासून ग्रहांच्या कक्षा चांगल्या स्थिर झालेल्या दिसतात. म्हणजे त्यांच्यामध्ये तेव्हापासून थोडाच बदल झालेला दिसतो. अंदाजे ४·५६ अब्ज वर्षांपूर्वी वायू व धूळ यांचा फिरणारा ढग  गुरुत्वीय अवपात होऊन चापट तबकडी तयार झाली, तीच सौर अभ्रिका होय. तिच्यात सूर्य व सूर्यकुलातील इतर घटकांची निर्मिती झाली. तिच्यातील बहुतेक वायू आतील बाजूस ओढला जाऊन सूर्य तयार झाला. उरलेली धूळ व वायू यांच्यापासून इतर घटक निर्माण झाले. मध्यम आकारमानाच्या ग्रहक (प्लॅनेटेसिमल) नावाच्या पिंडांच्या आघातांमधून द्रव्याचा संचय होत जाऊन इतर घटक तयार झाले. आकाशगंगा या दीर्घिकेतील इतर अनेक ताऱ्यांभोवतीही सूर्यकुलासारख्या ग्रहमाला आहेत, असे मानले जाते. शिवाय गुरुच्या द्रव्यमानाएवढे द्रव्यमान असलेले ग्रह जवळच्या सूर्यासारख्या ताऱ्यांभोवती असल्याचा भक्कम पुरावा मिळाला आहे.

प्रमुख घटक व त्यांची वैशिष्ट्ये

सूर्यकुलाच्या मध्यभागी सूर्य असून त्याच्या गुरुत्वीय प्रेरणेमार्फत त्याचा सूर्यकुलातील इतर घटकांच्या गतींवर प्रभाव पडत असतो. कारण सूर्यकुलाच्या एकूण द्रव्यमानापैकी सु. ९९ टक्क्यांहून अधिक द्रव्यमान सूर्यात सामावलेले आहे. सूर्य हा सु. ७ X १०^५ किमी. त्रिज्येचा वायुरुप गोल आहे. तो मुख्यतः हायड्रोजन व हीलियम या वायुरुप मूलद्रव्यांचा बनलेला असून त्यात इतर मूलद्रव्ये अल्प प्रमाणात आहेत. आकाशगंगेत २ X १०^११ तारे असून त्यांपैकी सूर्य एक तारा आहे. सूर्यकुल आकाशगंगेच्या तबकडीत असून ते आकाशगंगेच्या मध्याभोवती २ X १०^८ वर्षांमध्ये एक फेरी पूर्ण करते. सूर्यकुलाची ही कक्षा वर्तुळाकार असून तिची त्रिज्या सु. ३ X १०^४ प्रकाशवर्षे (सु. ३ X १०^१७ किमी.) आहे. आकाशगंगेच्या तबकडीतील बहुतेक तारे तारका युग्म किंवा तारका बहुकूट आहेत. म्हणजे त्यांच्यात दोन वा अधिक तारे त्यांच्या सामाईक द्रव्यमान केंद्राभोवतीच्या कक्षेत फिरत असतात. तथापि सूर्य हा एकटा तारा असून हा त्याचा विशेष गुण आहे. सूर्याचे द्रव्यमान २ X १०^३० किग्रॅ. आहे. आकाशगंगेतील ताऱ्यांची द्रव्यमाने सूर्याच्या द्रव्यमानाच्या सु. ०·०८–६० पट असतात. मात्र बहुसंख्य ताऱ्यांचे द्रव्यमान सूर्याच्या द्रव्यमानासारखे असून यामुळे त्यांची इतर गुणवैशिष्ट्येही सूर्यासारखी आहेत.

कक्षा

सर्व ग्रह, लघुग्रह व धूमकेतूच्या तबकडीच्या आकाराचा स्रोत असलेल्या एजवर्थ-क्यूपेर पट्ट्यातील बर्फमय पिंड हे सूर्याभोवती विवृत्ताकार कक्षांमध्ये परिभ्रमण करतात. त्यांची सूर्याभोवती फिरण्याची व सूर्याची स्वतःभोवती फिरण्याची दिशा एकच आहे. या गतीला मार्गी (प्रत्यक्ष) गती म्हणतात. धूमकेतूंचा अधिक दूरचा स्रोत असलेल्या ऊर्ट मेघातील बर्फमय पिंडांच्या कक्षांमधील दिशा यादृच्छिक (स्वैर) असतात. या दिशा ग्रहांच्या प्रतलाभोवतीच्या गोलीय वाटणीला अनुरुप असतात.

खस्थ पदार्थाच्या कक्षेचा आकार तिच्या विकेंद्रतेच्या भाषेत ठरवितात. परिपूर्ण वर्तुळाकार कक्षेची विकेंद्रता शून्य असते. कक्षेच्या आकाराच्या वाढत्या दीर्घीकरणानुसार विकेंद्रतेचे मूल्य एक या मूल्यापर्यंत वाढते. ग्रहांपैकी शुक्र व वरुण यांच्या कक्षा सर्वाधिक वर्तुळाकार असून त्यांची विकेंद्रता अनुकमे ०·००७ व ०·००९ आहे. बुधाच्या कक्षेची विकेंद्रता सर्वाधिक म्हणजे ०·२१ आहे. एखाद्या खस्थ पदार्थाची सूर्याभोवतीची कक्षा निश्चित करणारा गुणविशेष म्हणजे त्याचा तिर्यक् कोन [पृथ्वीच्या कक्षेशी (क्रांतिवृत्ताच्या प्रतलाशी) त्याच्या कक्षेने केलेला कोन] हा होय. ग्रहांपैकी बुधाचा तिर्यक् कोन सर्वाधिक (६^०) आहे. लहान पिंडांच्या कक्षांच्या बाबतीत सर्वसाधारणपणे विकेंद्रता व तिर्यक् कोन हे दोन्ही गुणविशेष ग्रहांच्या तुलनेत अधिक उच्च असतात.

ग्रह व त्यांचे उपग्रह

सूर्यापासून अधिकाधिक अंतरावर क्रमाने बुध, शुक्र, पृथ्वी, मंगळ, शनी, गुरु, प्रजापती (युरेनस) व वरुण (नेपच्यून) हे ग्रह आहेत. घनतेनुसार ग्रहांचे दोन सुस्पष्ट गट करतात. अंतर्ग्रह किंवा पार्थिव (पृथ्वीच्या गटातील) ग्रह म्हणजे बुध, शुक्र, पृथ्वी व मंगळ असून यांचे संघटन खडकांसारखे आहे. ते मुख्यतः सिलिकेटी खडक (प्रावरणे) व लोह (गाभे) यांचे बनलेले आहेत. त्यांची घनता दर घ. सेंमी.ला ३ ग्रॅ.पेक्षा अधिक आहे (पाण्याची घनता दर घ. सेंमी.ला १ ग्रॅ. असते). याउलट बहिर्ग्रह (जोव्हियन म्हणजे गुरुच्या प्रकाराचे किंवा अजस्र ग्रह) म्हणजे गुरु, शनी, प्रजापती व वरुण हे मोठे पिंड असून त्यांची घनता दर घ. सेंमी.ला २ ग्रॅ.पेक्षा कमी आहे.

पृथ्वी गटातील ग्रह सूर्याच्या सर्वांत जवळ असलेले ग्रह असून त्यांच्या कक्षांच्या त्रिज्या बुध ०·३९ ज्यो. ए. ते मंगळ १·५ ज्यो. ए. या पल्ल्यातील आहेत. [सूर्य व पृथ्वी यांच्यातील सरासरी अंतराला ज्योतिषशास्त्रीय एकक (ज्यो. ए.) म्हणतात]. १ ज्यो. ए. म्हणजे १४९,५९९,००० किमी. किंवा अंदाजे १·५ ते १०^८ किमी. एवढे अंतर होय. पृथ्वी गटातील सर्वांत मोठा ग्रह पृथ्वी असून तिची विषुववृत्तीय त्रिज्या सु. ६,३७८ किमी. आणि द्रव्यमान सु. ५·९७२ X १०^२४ किग्रॅ. आहे; तर बुध हा या गटातील सर्वांत लहान ग्रह असून त्याचे द्रव्यमान पृथ्वीच्या द्रव्यमानाच्या सु.०·०५५ पट आहे.

सापेक्षतः लहान असलेल्या अंतर्ग्रहांचे पृष्ठभाग घनरुप असून त्यांच्याभोवती कडी नाहीत. बुध व शुक्र यांना उपग्रह नाहीत, तर पृथ्वीला एक (चंद्र) आणि मंगळाला दोन (फोबस व डायमॉस) उपग्रह आहेत. शुक्र, पृथ्वी व मंगळ यांची वातावरणे अतिशय ऑक्सिडीभूत आहेत. शुक्र व मंगळ येथील वातावरणांमध्ये कार्बन डाय-ऑक्साइड हा वायू मुख्य आहे; तर पृथ्वीच्या वातावरणात सु. २१% रेणवीय ऑक्सिजन व भरपूर नायट्रोजन आहे. अंतर्गहांपैकी फक्त पृथ्वीला तीव्र चुंबकीय क्षेत्र असून त्याच्याद्वारे पृथ्वीचे आंतरग्रहीय माध्यमापासून ढालीप्रमाणे संरक्षण होते.

अंतर्ग्रहांपेक्षा बहिर्ग्रहांमध्ये पुष्कळच जास्त द्रव्यमान आहे आणि बहिर्ग्रहांची वातावरणे प्रचंड वा अवाढव्य असून ती मुख्यतः हायड्रोजन व हीलियम वायूंची बनली आहेत. मात्र त्यांचे पृष्ठभाग घनरुप नाहीत आणि त्यांच्या घनता इतक्या कमी आहेत की, शनी हा ग्रह पाण्यात खरोखर तरंगू शकेल. प्रत्येक बहिर्ग्रहाला चुंबकीय क्षेत्र, कड्यांची प्रणाली व अनेक उपग्रह आहेत. पैकी शनीची कडी विशेष प्रसिद्घ आहेत. गुरुला ६४, शनीला ४७, प्रजापतीला २१ व वरुणाला ८ उपग्रह असल्याचे आढळून आले आहेत.

बहिर्ग्रहांचा प्रदेश सूर्यापासून ५·२ ज्यो. ए. अंतरावर गुरुपासून सुरु होतो. वायुरुप अजस्र ग्रह (गुरु व शनी ) व बर्फयुक्त अजस्र ग्रह (प्रजापती व वरुण) असे बहिर्ग्रहांचे दोन गट करतात. गुरु हा सर्वांत मोठा ग्रह असून त्याचे द्रव्यमान पृथ्वीच्या द्रव्यमानाच्या ३१८ पट आहे. इतर बहिर्ग्रहांचे द्रव्यमान पृथ्वीच्या द्रव्यमानाच्या पंधरा पटींहून अधिक आहे. गुरु व शनी हे ग्रह सूर्याप्रमाणे मुख्यतः हायड्रोजन व हीलियम या वायुरुप मूलद्रव्यांचे बनले आहेत, मात्र त्यांच्या गाभ्यांत खडक तसेच पाणी, मिथेन व अमोनिया यांचे गोठलेले बर्फ आढळतात. प्रजापती व वरुण यांच्या गाभ्यांतही खडक व या प्रकारचे बर्फ असून गाभ्यांभोवती कमी प्रमाणात हायड्रोजन व हीलियम वायू असलेले आवरण आहे.

वरुणापलीकडे कक्षा असलेल्या व १९३० मध्ये सापडलेल्या कुबेर या पिंडाला ग्रह मानीत; परंतु खस्थ पदार्थांचे वर्गीकरण करण्याचा अधिकार असलेल्या इंटरनॅशनल ॲस्ट्रॉनॉमिकल युनियन या संघटनेने सूर्यकुलातील ग्रहांच्या अधिकृत यादीमधून कुबेर वगळण्याचा निर्णय घेतला आणि त्याला नवीन वर्गीकरणात खुजा (ड्‌वार्फ) हा दर्जा देण्यात आला (२००८).

लघुग्रह, धूमकेतू व उल्काभ

ग्रह व उपग्रह यांच्याशिवाय सूर्यकुलात असलेल्या नैसर्गिक पिंडांना लहान खस्थ पदार्थ म्हणतात. त्यांच्यात लघुग्रह, धूमकेतू व उल्काभ यांचा अंतर्भाव करतात. ग्रह निर्मितीच्या प्रक्रियेत अंतर्गत व बाह्य सूर्यकुलात अनुक्रमे लघुग्रह व धूमकेतू हे मागे राहिलेले घटक आहेत. हजारो लघुग्रहांपैकी बहुसंख्य लघुग्रह मंगळ व गुरु या ग्रहांदरम्यानच्या कक्षांमध्ये फिरत असतात. या कक्षांच्या चपट्या व अरुंद कड्याला लघुग्रह पट्टा म्हणतात.लघुग्रहांचे पिंड पृथ्वी गटातील ग्रहांपेक्षा लहान असतात. त्यांचे आकारमान सेरीस या सर्वांत मोठ्या ज्ञात लघुग्रहापासून (व्यास सु. ९२० किमी.). ते या पट्ट्यात सर्वत्र विखुरलेल्या सूक्ष्म धूलिकणांपर्यंत असलेले आढळते. बहुतेक लघुग्रहांची त्रिज्या सु. १ किमी. असून थोड्याच लघुग्रहांची त्रिज्या शेकडो किमी. आहे. काही लघुग्रह मुख्यतः धातुयुक्त (मुख्यत्वे लोह), खडकाच्या संघटनाचे, विपुल कार्बनी संयुगे असलेले आणि थोडे कार्बनयुक्त काँड्राइट अशनींसारखे असतात. १९००–२००० या काळात दूरदर्शकांतून व अवकाशयानांमधून घेतलेल्या वेधांवरुन लघुग्रहांनाही त्यांचे स्वतःचे लघुउपग्रह असू शकतात, हे स्पष्ट झाले आहे.

काही लघुग्रहांच्या कक्षा अशा आहेत की, त्यामुळे ते पृथ्वीच्या आणि पृथ्वी गटातील इतर ग्रहांच्या कक्षांच्या आत येतात. अशा रीतीने काही लघुग्रहांचे प्रवासाचे मार्ग पृथ्वीच्या व या ग्रहांच्या कक्षांना छेदणारे आहेत. यामुळे ते पृथ्वीवर व या ग्रहांवर आदळण्याची शक्यता निर्माण होते. १० किमी.पेक्षा अधिक व्यास असलेले सापेक्षतः मोठे लघुग्रह पृथ्वीवर आदळण्याची शक्यता अगदी विरळच आहे. लघुग्रह आदळण्याचा पृथ्वीवर विध्वंसक परिणाम होऊ शकतो. सुमारे ६·५ कोटी वर्षांपूर्वी क्रिटेशस कल्पाच्या अखेरच्या काळात पृथ्वीवर लघुग्रह आदळून झालेल्या आघातामुळे जीवजातींचे अतिशय मोठ्या प्रमाणावर विलुप्तीभवन होऊन अनेक जातींचा निर्वंश झाला, असे मानतात. मंगळापलीकडच्या मुख्य पट्ट्यातील लघुग्रह प्रसंगी पृथ्वीला ओलांडून जाणाऱ्या या कक्षांमध्ये क्षुब्धता निर्माण करतात.

लघुग्रहांचे अपरिमित तुकडे व घन द्रव्याचे बरेच मोठे (काही मीटर लांबीचे) तुकडे आंतरग्रहीय अवकाशात आढळतात. अधिक मोठ्या लघुग्रहांपासून वेगळे ओळखण्यासाठी त्यांना उल्काभ म्हणतात. यांत धूमकेतूंचेही अवशेष असू शकतात. हे लहान पिंड मोठ्या प्रमाणात पृथ्वीवर येतात. ते आकाशात प्रथम उल्केच्या रुपात दिसतात. त्यांतील जे पृथ्वीच्या वातावरणातील प्रवासात होणाऱ्या घर्षणानंतरही टिकून राहतात व भूपृष्ठावर येऊन पडतात, त्यांना अशनी म्हणतात. १९६९ मध्ये मेक्सिकोत एक अशनी पडला, त्याचे नाव ॲलेंडे ठेवले. त्यात समाविष्ट असलेल्या द्रव्याचा काळ किरणोत्सर्गापन पद्घतीने ४·५६ X १०^९ (४·५६ अब्ज) वर्षे एवढा आला. हा आतापर्यंतचा खडकाचा सर्वांत जुना काळ असून हा काळ म्हणजे सूर्यकुलाचे अंदाजे वय असावे. अपोलो अवकाशयान मोहिमांतून पृथ्वीवर आणलेले चंद्रावरील खडक, तसेच ॲलेंडे व इतर अशनी हे सूर्यकुलातील इतर पिंडांचे नमुने आहेत. ॲलेंडेसारख्या अशनींच्या आदिम घटकांमुळे अगदी आधीच्या काळातील सूर्यकुलामधील परिस्थितींविषयी माहिती मिळते. अगदी थोडे अशनी चंद्रावरुन किंवा मंगळावरुन आल्याचे मानतात.

धूमकेतूंच्या गाभ्यांची भौतिकीय वैशिष्ट्ये लघुग्रहांच्या अशा वैशिष्ट्यांहून मूलभूत रीत्या भिन्न असतात. विविध प्रकारचे बर्फ धूमकेतूंच्या गाभ्यांचे मुख्य घटक असून त्यांत मुख्यतः गोठलेले पाणी असते. शिवाय गोठलेल्या कार्बन डाय-ऑक्साइड, कार्बन मोनॉक्साइड व इतर वायू यांचे बर्फही त्यात असतात. अशा वैश्चिक बर्फयुक्त गोळ्यांभोवती खडकांची धूळ व अनेक प्रकारची कार्बनी संयुगे यांची किनार असते. हे गोळे सर्वसाधारणपणे ओबडधोबड स्वरुपाचे असून त्यांचा व्याप काही किमी. पर्यंत असतो.

धूमकेतूंच्या गाभ्यांच्या कक्षांचे भाग जास्तीत जास्त सूर्यालगत असताना ते गरम होतात आणि वायू व धूळ बाहेर पडतात. त्यांच्यामुळे धूसर दिसणाऱ्या परिचित शिखा आणि लांब कुंच्यासारखी पुच्छे दिसतात. यांपैकी वायू अवकाशात विखुरला जातो; परंतु सिलिकेटे व कार्बनी संयुगे यांचे कण मागे राहतात. हे कण जनक धूमकेतूच्या मार्गालगतच्या कक्षेत सूर्याभोवती फिरत राहतात. पृथ्वीचा सूर्याभोवतीचा मार्ग जेव्हा यांपैकी एका धूलिकणयुक्त कक्षेला छेदून जातो, तेव्हा उल्कावृष्टी होते. अशा घटनेच्या वेळी रात्री आकाशाचे निरीक्षण करताना निरीक्षकाला दर तासाला दहापासून अनेकशेपर्यंत तथाकथित तुटलेले तारे म्हणजे उल्का पडलेल्या दिसतात. या आविष्काराला उल्कावृष्टी म्हणतात.

धूमकेतू हे बर्फमय पिंड (तथाकथित मळकट बर्फगोळे) असून त्यांचे व्यास सु. १० किमी.च्या आसपासचे असतात. ग्रहांच्या कक्षांच्या तुलनेत धूमकेतूंच्या कक्षा अतिशय विवृत्ताकार असून त्यांच्या व ग्रहांच्या कक्षांमध्ये मोठे तिर्यक् कोन असतात. त्यामुळे धूमकेतू ग्रहांच्या कक्षीय पातळीच्या पुष्कळच खाली किंवा वर असे भ्रमण करतात. सूर्यकुलात अब्जावधी धूमकेतू असून त्यांचे मुख्यतः पुढील दोन सुस्पष्ट स्रोत मानले जातात. त्यांच्यापैकी ऊर्ट मेघ हा अधिक दूर असलेला स्रोत आहे. तो सु. ५०,००० ज्यो. ए.हून अधिक अंतरावर म्हणजे कुबेराच्या कक्षेच्या अंतराच्या हजारपट अंतरावर सूर्यकुलाभोवती असलेल्या गोलाकार कवचाच्या रुपात आहे. या ठिकाणी जवळचे तारे, जवळून जाणारे रेणवीय ढग व खुद्द आकाशगंगा यांच्यामुळे असणाऱ्या बाहेरील प्रेरणांमुळे सूर्याभोवती स्थिर कक्षेत राहण्यासाठी प्रयत्न करणारा कोणताही पिंड क्षुब्ध झाल्याने त्या कक्षेतून दूर जाईल. ऊर्ट मेघ या प्रचंड व्यापातील धूमकेतूंची वाटणी अनिश्चित स्वरुपाची आहे. तेथे बाह्य दिशेत सु. २ X १०^४ ज्यो. ए. अंतरापर्यंत पसरलेला आतला मेघ आणि त्यापलीकडील बाह्य मेघ असू शकेल.

याशिवाय ३०–५५ ज्यो. ए. एवढ्या अंतरावर सूर्यकुलाच्या पातळीतून फिरणारे धूमकेतू लक्षात आले आहेत. या धूमकेतूंच्या तबकडीच्या आकाराच्या स्रोताला एजवर्थ-क्यूपेर पट्टा म्हणतात. सदर शास्त्रज्ञांनी हा पट्टा असल्याचे भाकीत १९४९ व १९५१ मध्ये केले होते, म्हणून त्यांचे नाव या पट्ट्याला दिले आहे. हा पट्टा वरुणाच्या कक्षेच्या पलीकडे व कुबेराच्या कक्षेच्या आत आहे. आता पृथ्वीवरुन या पट्ट्यातील १००–१,००० किमी. व्यासाच्या सर्वांत मोठ्या पिंडांचे वेध घेता येतात. या बर्फमय पिंडांच्या कुलातील कुबेर एक सर्वांत मोठा पिंड आहे. सत्तराहून अधिक वर्षे कुबेर हा ग्रह मानला जात होता, मात्र प्रत्यक्षात कुबेर व त्याचा उपग्रह केरन हे एजवर्थ-क्यूपेर पट्ट्यातील दोन अतिशय मोठे खस्थ पदार्थ आहेत. ग्रहक (प्लॅनेटे-सिमल) नावाने ओळखल्या जाणाऱ्या बर्फमय घन पिंडांपैकी टिकून राहिलेला अजस्र पिंड म्हणजे कुबेर असून या पिंडांची अभिवृद्घी होऊन प्रजापती व वरुण यांचे गाभे बनले. नरतुरंग (सेंटॉरस) ही सु. २०० किमी. पर्यंत मोठा व्यास असलेल्या धूमकेतूंच्या केंद्रांची समष्टी (वा समूह) असून ती गुरु व वरुण यांच्या दरम्यानच्या कक्षेतून सूर्याभोवती परिभ्रमण करते. कदाचित ही समष्टी एजवर्थ-क्यूपेर पट्ट्यापासून आतल्या बाजूला गुरुत्वाकर्षणाद्वारे दूर झालेली आहे. जे धूमकेतू सूर्यकुलाच्या आतील भागात प्रवेश करतात, त्यांचे अखेरीस सौर प्रारणाने बाष्पीभवन होते आणि आंतरग्रहीय धूलिकण व बहुधा विशिष्ट लघुग्रहांसारखे खडकाळ गाभे मागे राहतात. आंतरग्रहीय माध्यम हे धूलिकणांची किनार असलेला अतिशय विरळ आयनद्रायू असून हे माध्यम सूर्यापासून बाहेरच्या बाजूस दीर्घ अंतरापर्यंत विस्तारलेले आहे.

आंतरग्रहीय माध्यम

ग्रह प्रवास करीत असलेल्या अवकाशात वर उल्लेख केलेले डबररुपातील धूलिकण असतात. शिवाय त्यात प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन आणि असंख्य मूलद्रव्यांचे आयन (विद्युत् भारित अणू, रेणू किंवा अणुगट) हेही असतात. या सर्वांचे सूर्यामधून बाहेर पडलेल्या सौरवाताच्या रुपातील प्रवाह होतात. प्रसंगविशेषी असलेल्या अजस्र तेजःशिखांमुळे म्हणजे सूर्याच्या पृष्ठभागावरील अल्पकालीन उद्रेकांमुळे उच्च ऊर्जा प्रारणासोबत द्रव्य बाहेर फेकले जाते. त्याचीही भर या आंतरग्रहीय माध्यमात पडत असते.

 

आंतरग्रहीय व आंतरतारकीय माध्यम या दोन्हीमधील सीमा नेमकी कोठे आहे, हे ज्योतिर्विदांना एकविसाव्या शतकाच्या पहिल्या दहा वर्षांमध्ये ठरविता आली नव्हती. या सीमेला सौरविराम रेषा म्हणतात. पायोनियर १०-११ आणि व्हॉयेजर १-२ ही चार अवकाशयाने कुबेराच्या कक्षेपलीकडे गेली असून त्यांचा वेग एवढा जास्त होता की, त्यामुळे सूर्यकुलाच्या प्रभावावर मात करुन ती त्याच्यातून निसटून बाहेर गेली. यांपैकी निदान व्हॉयेजर अवकाशयानांचे कार्य पुरेसे दीर्घकाळ चालू राहण्याची मोठी शक्यता आहे. त्यामुळे ती सौरविराम रेषा पार करुन पुढे जातील आणि आंतरतारकीय अवकाशाच्या गुणधर्मांचे मापन करुन त्याविषयीची माहिती पृथ्वीवर परत पाठवतील, अशी अपेक्षा आहे.

सूर्यकुलाची उत्पत्ती

सूर्यकुलाच्या उत्पत्तीविषयीचे अनेक काल्पनिक सिद्घांत गेल्या काही शतकांत पुढे आले आहेत. तथापि ग्रह, उपग्रह, धूमकेतू व लघुग्रह यांच्या कक्षा व भौतिकीय गुणवैशिष्ट्ये यांच्याविषयीच्या माहितीत जसजशी भर पडत गेली, तसतशा या सिद्घांतांविषयीच्या ज्योतिर्विदांपुढील समस्यांतही भर पडत गेली. पृथ्वी व खस्थ पदार्थ यांच्या उत्पत्तीविषयीच्या सिद्घांतांच्या संदर्भात पूर्वी खूपच कमी मर्यादा पडत असत. १६८७ मध्ये  सर आयझॅक न्यूटन यांचे गती व गुरुत्वाकर्षण यांच्याविषयीचे नियम प्रसिद्घ झाले. त्यानंतरच सूर्यकुलाच्या उत्पत्तीसंबंधीचा वैज्ञानिक दृष्टिकोण पुढे येऊ शकला. त्यानंतरही न्यूटन यांचे नियम वापरुन ग्रह, उपग्रह, लघुग्रह व धूमकेतू यांच्या भासमान गतींचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी ज्योतिर्विदांना अनेक वर्षे धडपड करावी लागली. दरम्यानच्या काळात १७५५ मध्ये  इमॅन्युएल कांट या जर्मन तत्त्वज्ञांनी सूर्यकुलाच्या उत्पत्तीविषयीची एक आधुनिक परिकल्पना मांडली.

सूर्यकुलनिर्मितीचा भव्य प्रयोग पुन्हा कधीच परत करता येणे शक्य नाही. तथापि ताऱ्यांची निर्मिती चालू असलेल्या आकाशगंगेतील प्रदेशांचे निरीक्षण करणे शक्य आहे. यातून द्रव्यमानाच्या बाबतीत सूर्यासारख्या ताऱ्यांच्या निर्मितीमधील प्रक्रिया समजून घेता येतील. सध्या ताऱ्यांची निर्मिती जशी होत आहे, तशीच ती ४·५६ X १०^९ वर्षांपूर्वी झाली, असे गृहीत धरल्यास सर्वसाधारण प्रक्रियेवर अनेक निर्बंध येतील. या वेधांवरुन  प्येअर सीमाँ मार्की द लाप्लास यांच्या अभ्रिकीय परिकल्पनेच्या तारकीय गर्भितार्थांची खातरजमा होते. अतिशय तरुण तारे खरोखरच वायू व धूळ यांच्या दाट ढगात जडविल्यासारखे दिसतात. हे ढग चापट झाल्याचा व त्यांच्या परिभ्रमणाचा पुरावा पुष्कळदा दर्शवितात. सूर्यकुलाची निर्मिती समजून घेताना तिची उत्क्रांती नक्की चालू राहील हे लक्षात घेतले पाहिजे.

आधीचे सिद्घांत : कांट-लाप्लास परिकल्पना

सूर्यकुलाची सुरुवात विखुरलेल्या कणांचा ढग या रुपापासून झाली, अशी कांट यांची मध्यवर्ती कल्पना होती. या कणांमधील पारस्परिक गुरुत्वीय आकर्षणामुळे हे कण गतिमान होण्यास व एकमेकांवर आदळण्यास सुरुवात झाली, असे त्यांनी गृहीत धरले होते. या वेळेस ते कण रासायनिक प्रेरणांनी एकत्र बांधून ठेवले होते. यांपैकी काही समूह दुसऱ्यांपेक्षा अधिक मोठे झाले. ते अधिक जलदपणे मोठे होत गेले आणि अखेरीस ग्रह तयार झाले. तथापि निरीक्षणांत आढळल्याप्रमाणे ग्रह सूर्याभोवती त्याच दिशेत व एकाच प्रतलात भ्रमण करतात, याचे स्पष्टीकरण कांट यांच्या कल्पनेत दिलेले नाही. तसेच ग्रहांभोवतीच्या उपग्रहांच्या परिभ्रमणाचे स्पष्टीकरणही त्यांनी दिलले नाही.

यानंतर सु. चाळीस वर्षांनी फ्रान्सचे गणिती प्येअर सीमाँ मार्की द लाप्लास यांनी सूर्यकुलाच्या उत्पत्तीच्या संदर्भात एक महत्त्वाचे पाऊल पुढे टाकले. त्यांनी खगोलीय यामिकीवरील एक संस्मरणीय विवेचक ग्रंथ लिहिला. यानंतर त्यांनी ज्योतिषशास्त्रावर एक सुबोध पुस्तक लिहिले. या पुस्तकाच्या परिशिष्टात त्यांनी सूर्यकुलाच्या उत्पत्तीविषयीच्या काही सूचना केल्या होत्या. त्यांचे हे संशोधन कार्य सापेक्षतः गौण असले, तरी त्याच्यामुळे त्यांना सर्वाधिक प्रसिद्घी मिळाली. १७९६ मध्ये त्यांनी अभ्रिकीय परिकल्पना विशद केली. त्यांनी परिभ्रमण करणाऱ्यावायू व धूळ यांच्या चपट्या ढगापासूनच सूर्य व सूर्यकुलातील इतर पिंड निर्माण झाले, ही अभ्रिकीय परिकल्पना सुचविली होती. या परिकल्पनेद्वारे सूर्यकुलाचे समग्र कक्षीय गुणधर्म एकाच वेळी स्पष्ट होतात. सूर्य जसा परिभ्रमण करतो त्याच दिशेत सर्व ग्रह कक्षेत फिरतात आणि त्यांच्या जवळजवळ वर्तुळाकार असलेल्या कक्षा मुख्यत्वे एकाच प्रतलात असून हे प्रतल सूर्याच्या अक्षीय परिभ्रमण अक्षाला जवळजवळ लंब दिशेत असते.

लाप्लास यांच्या सूर्यकुल उत्पत्तीची सुरुवात सूर्य आधीच निर्माण झालेला होता येथून होते. तो स्वतःभोवती फिरत असून सर्वांत दूरच्या अंतरावर जे ग्रह निर्माण होईल, त्या अंतरापलीकडे त्याचे वातावरण पसरलेले आहे. ताऱ्यांमधील ऊर्जेच्या स्रोतांविषयी लाप्लास यांना काहीच माहिती नव्हती. तारा आपली उष्णता दूर प्रारित करीत असल्याने तो थंड व्हायला सुरुवात होईल, असे त्यांनी गृहीत धरले होते. या थंड होण्याला प्रतिसाद म्हणून सूर्यातील वायूंचा पडणारा दाब कमी होईल व परिणामी सूर्य आकुंचन पावेल. कोनीय संवेगाच्या अक्षय्यतेच्या नियमानुसार सूर्याच्या आकारमानात बदल होण्याबरोबर त्यांच्या अक्षीय परिभ्रमणाचा वेग वाढेल. केंद्रोत्सारी प्रवेगामुळे वातावरणातील द्रव्य बाहेर रेटले जाईल; तर गुरुत्वाकर्षणामुळे हे द्रव्य मध्यवर्ती द्रव्यमानाकडे खेचले जाईल. जेव्हा या दोन प्रेरणा अगदी संतुलित होतील, तेव्हा सूर्याच्या विषुववृत्तीय प्रतलात द्रव्याचे कडे (अभ्रिका) मागे राहील. ही प्रक्रिया अखंडपणे चालू राहून अनेक संकेंद्री कडी तयार होतील. यांपैकी प्रत्येक कड्याचे संमीलन होऊन एक ग्रह तयार झाला असेल. याच रीतीने निर्माण होत असलेल्या ग्रहांमार्फत कडी निर्माण होऊन त्यांचे उपग्रह निर्माण होतील. ज्याप्रमाणे सूर्य स्वतःभोवती फिरतो त्याच दिशेत व त्याच प्रतलात ग्रह सूर्याभोवती फिरतात. निरीक्षणांद्वारे उपलब्ध झालेले निष्कर्ष लाप्लास प्रतिकृतीतून स्वाभाविकपणेच मिळतात. लाप्लास यांच्या सिद्घांतात विखुरलेल्या द्रव्याच्या संमीलनातून ग्रह तयार होतात, ही कांट यांची कल्पना अंतर्भूत असल्याने या दोघांचे विचार पुष्कळदा कांट-लाप्लास अभ्रिकीय परिकल्पना या प्रतिकृतीमध्ये एकत्रित करतात. सूर्यकुल निर्मितीची ही प्रतिकृती सु. शंभर वर्षे व्यापकपणे स्वीकारली होती. या काळात अतिशय विकेंद्री कक्षा असलेल्या लघुग्रहांचा शोध लागला आणि वक्री कक्षा असलेले उपग्रह आढळले. या गोष्टी सूर्यकुलातील गतींच्या भासमान नियमिततेच्या विरुद्घ आहेत. सूर्यकुलातील एकूण सु. ९९·९% द्रव्यमान सूर्यात अंतर्भूत आहे; तर ग्रह, विशेषतः बहिर्ग्रह ९९ टक्क्यांहून अधिक कोनीय संवेग वाहून नेत असतात. ही या परिकल्पने समोरची दुसरी समस्या आहे. सूर्य कुलाच्या बाबतीत ही परिकल्पना अनुरुप वा जुळवून घेणारी असण्यासाठी एक तर सूर्य अधिक जलदपणे स्वतःभोवती फिरायला हवा किंवा ग्रह सूर्याभोवती अधिक मंदपणे फिरणारे असावे लागतील.

विसाव्या शतकातील प्रगती

विसाव्या शतकाच्या सुरुवातीच्या काही वर्षांत सौर अभ्रिका परिकल्पनेतील अनेक त्रुटींमुळे ही कल्पना समर्थनीय राहिली नाही, असे अनेक शास्त्रज्ञांनी ठरवून टाकले. सूर्याची दुसऱ्या ताऱ्यांशी अगदी जवळून गाठ पडल्याने आकस्मिक स्थित्यंतर होऊन सूर्यकुलाची निर्मिती झाली. या प्रतिकृतीत विविध प्रकारे फेरफार करुन सूर्यकुलाच्या निर्मितीच्या विविध प्रतिकृती शास्त्रज्ञांनी विकसित केल्या. या प्रतिकृतींचा आधार पुढीलप्रमाणे होता : दोन तारे वा खस्थ पदार्थ एकमेकांजवळून जात असताना एका वा दोन्ही ताऱ्यांमधून द्रव्य खेचले जाते आणि नंतर या द्रव्याच्या संमीलनाने ग्रह निर्माण झाले. अशी सूर्यकुल निर्मिती ही आकाशगंगेत अतिशय दुर्मिळ घडणारी घटना असली पाहिजे. कारण दोन तारे एकमेकांच्या इतके अगदी जवळ येणे ही अतिशय क्वचित घडणारी घटना आहे.

 

याविषयीची महत्त्वाची प्रगती विसाव्या शतकाच्या मध्यास झाली. कारण तेव्हा खुद्द तारे ज्या प्रक्रियांनी तयार झाले त्या प्रक्रिया, तसेच ताऱ्यांमधील आणि त्यांच्या भोवतीच्या वायूंचे वर्तन यांची माहिती अधिक चांगल्या प्रकारे समजली होती. ताऱ्याच्या वातावरणातून काढून टाकले गेलेले तप्त वायुरुप द्रव्य केवळ अवकाशात विखुरले जाते, हे शास्त्रज्ञांच्या लक्षात आले. यामुळे तारे जवळ येऊन त्याद्वारे सूर्यकुल निर्माण होऊ शकेल, ही मूलभूत कल्पना टिकण्यासारखी नाही. ताऱ्यांदरम्यान असलेल्या वायू व धूळ या रुपांतील आंतरतारकीय माध्यमाविषयीच्या माहितीत ही भर पडली. अशा द्रव्याचे मोठे ढग अस्तित्वात आहेत व तेथे तारे निर्माण होतात, असे या माहितीतून सूचित झाले. ग्रह अशाच तारा निर्मितीच्या प्रक्रियेने कोणत्या तरी रीतीने निर्माण झाले असले पाहिजेत. ही माहिती झाल्याने कांट व लाप्लास यांच्या आधीच्या कल्पनांशी अधिक साम्य असलेल्या विशिष्ट मूलभूत कल्पनांचा विचार करायला शास्त्रज्ञांना प्रवृत्त केले.

आधुनिक कल्पना

तारा निर्मितीच्या सर्वसाधारण प्रक्रियेतील सूर्यकुल निर्मिती हा एक भाग आहे, हा सूर्यकुलाच्या उत्पत्तीविषयीचा एकोणिसाव्या शतकाच्या पहिल्या दशकातील दृष्टिकोण आहे. निरीक्षणांद्वारे मिळणाऱ्या माहितीत सातत्याने भर पडत असते. यामुळे खऱ्या वाटण्याजोग्या सूर्यकुल उत्पत्तीविषयक प्रतिकृतींचे क्षेत्र मर्यादित झाले.

 

अभ्रिकानिर्मिती

सूर्यकुल उत्पत्तीविषयीच्या सर्वसाधारण पाठिंबा असलेल्या उपपत्तीची सुरुवात वायू व धूळ यांच्या आंतरतारकीय मेघाच्या एका भागातील गुरुत्वीय अवपाता पासून होते. या मेघाचे सुरुवातीचे द्रव्यमान सूर्याच्या सध्याच्या द्रव्यमानापेक्षा १० ते २० टक्के अधिक गृहीत धरतात. हा मेघ आकाशगंगेच्या मध्याभोवती परिभ्रमण करीत असल्याने या मध्यापासून अधिक दूर असलेले त्याचे भाग हे अधिक जवळ असलेल्या भागांपेक्षा कमी गतीने फिरत असतात. यामुळे जसजसा मेघाचा गुरुत्वीय अवपात होतो, तसतसा तो स्वतःभोवती फिरु लागतो. परिणामी त्याचा कोनीय संवेग तेवढाच (अक्षय्य) राहतो. तो जसा आकुंचन पावतो, तशी त्याची स्वतःभोवती फिरण्याची गती वाढते व तो चापटही होतो. कारण स्वतःभोवती फिरण्याच्या प्रतलाला लंब दिशेत असलेले गुरुत्वाकर्षण अनुसरणे, हे त्याला अनुसरुन असलेल्या गुरुत्वाकर्षणापेक्षा त्याच्या द्रव्याला अनुसरणे अधिक सोयीस्कर असते. तेथे विरोध करणारी केंद्रोत्सारी (केंद्रापासून दूर लोटणारी) प्रेरणा कमाल असते. लाप्लास यांच्या प्रतिकृतीप्रमाणे या अवस्थेत मध्यवर्ती संघननाभोवती द्रव्याची तबकडी निर्माण होते आणि या रचनेला सामान्यपणे सौर अभ्रिका म्हणतात. ही रचना नमुनेदार सर्पिल दीर्घिकेच्या आकारासारखी, परंतु अगदी लहान आकारमानाची असते. वायू व धूळ मध्यवर्ती संघननाकडे आत खेचली जातात, तेव्हा त्यांच्या स्थितिज ऊर्जेचे परिवर्तन गतिज ऊर्जेत होते आणि द्रव्याचे तापमान वाढते. अखेरीस द्रव्य पुरेसे तप्त होऊन अणुकेंद्रीय विक्रिया सुरु होतात. अशा रीतीने ताऱ्याचा जन्म होतो.

 

दरम्यान तबकडीमधील द्रव्यात परस्पर आघात होतात; त्यांचे संमीलन होते आणि कांट यांच्या सिद्घांतात वर्णिल्याप्रमाणे हळूहळू अधिकाधिक मोठा पिंड निर्माण होत जातो. द्रव्याच्या बहुतेक कणांची कक्षा जवळजवळ एकसारखी असल्याने त्यांच्यातील टकरी किंवा आघात सापेक्षतः सौम्य असतात. त्यामुळे ते एकमेकांना चिकटून व एकत्र राहतात. अशा रीतीने कणांचे अधिकाधिक मोठे संपीडीभवन हळूहळू वृद्घिंगत होत जाते.

अंतर्ग्रह व बहिर्ग्रह यांमधील भिन्नीभवन

या अवस्थेत तबकडीमधील वाढत असलेल्या पृथक् पिंडांच्या वृद्घीमध्ये व संघटनात भिन्नता असते. पिंडांच्या तप्त मध्यवर्ती द्रव्यमानापासूनच्या अंतरावर ही भिन्नता अवलंबून असते. सूर्यालगतच्या नवजात ग्रहांची तापमाने अतिशय जास्त असतात, त्यामुळे तेथे पाण्याच्या वाफेचे संघनन होऊन बर्फ तयार होऊ शकत नाही. मात्र सध्या गुरु जेवढ्या अंतरावर आहे तेवढ्या किंवा त्याहून अधिक अंतरावर पाण्यापासून बर्फ तयार होऊ शकतो. हायड्रोजनाच्या रेणूंच्या खालोखाल विश्वात पाण्याचे रेणू सर्वांत विपुल आहेत. यामुळे अशा कमी तापमानांमध्ये तयार होणाऱ्या पिंडांमध्ये सूर्यालगत तयार होणाऱ्या पिंडांच्या तुलनेत घनरुप द्रव्य पुष्कळ अधिक प्रमाणात असू शकते. अशा अभिवृद्घी होत असलेल्या पिंडातील द्रव्यमान पृथ्वीच्या आताच्या द्रव्यमानाच्या सु. दहा पट द्रव्यमानाएवढे झाले की त्याचे गुरुत्वही वाढते. हे गुरुत्व हायड्रोजन व हीलियम यांच्यासारखी वजनाच्या बाबतीत सर्वांत हलकी मूलद्रव्ये मोठ्या प्रमाणावर आकर्षून घेऊ शकते व त्यांना धरुन ठेवू शकते. ही दोन मूलद्रव्ये विश्वात सर्वांत विपुल प्रमाणात आहेत. अशा रीतीने या प्रदेशात तयार होणारे ग्रह खरोखरच अतिशय मोठे (द्रव्यमानयुक्त) होऊ शकतात.

 

या साध्या वर्णनावरुन अंतर्ग्रह व बहिर्ग्रह यांच्यात निरीक्षणांद्वारे आढळलेले अतिशय मोठ्या प्रमाणातील भेद स्पष्ट करणे शक्य आहे. अंतर्ग्रह अतिउच्च तापमानाला तयार झाले, त्यामुळे सापेक्षतः कमी गोठणबिंदू असलेले पाणी, कार्बन डाय-ऑक्साइड व अमोनिया यांसारखी बाष्पनशील (बाष्परुपात उडून जाणारी) द्रव्ये त्यांच्या बर्फाच्या रुपात तेथे संघनित होऊ शकली नाहीत. त्यामुळे हे ग्रह खडकांच्या रुपातील लहान पिंड म्हणून राहिले. याउलट कमी घनतेचे व विपुल वायू असलेले बहिर्ग्रह सूर्यापासून पुरेशा दूर अंतरावर तयार झाले. या अंतरावर सु. १५० के. (−१२३^० से.) तापमानाला पाण्याचे बर्फात संघनन होऊ शकले. सौर अभ्रिकेतील या तापमानातील क्रमिकतेचा (क्रमशः कमी होत जाण्याचा) परिणाम आताही पाहता येतो. म्हणजे घनरुप पिंडातील संघनित झालेल्या (गोठलेल्या) बाष्पनशील द्रव्यांचा अंश त्यांचे सूर्यापासूनचे अंतर जसे वाढत जाते, तसा वाढत गेलेला आढळतो. सौर अभ्रिकेतील वायू जसा थंड होत गेला, तसे घनरुप द्रव्य संघनित झाले. प्रथम संघनित झालेले द्रव्य हे धातुयुक्त सिलिकेटांचे कण होते. हे कण खडकांच्या निर्मितीचे आधारभूत घटक ठरले. सूर्यापासून अधिक अंतरावर असलेल्या ठिकाणी यानंतर विविध प्रकारचे बर्फ तयार झाले. पृथ्वीचा उपग्रह म्हणजे चंद्र अंतर्गत सूर्यकुलात आहे व त्याची घनता दर घ. सेंमी.ला ३·३ ग्रॅ. असून चंद्र सिलिकेटी खनिजांचा बनलेला आहे. बाह्य सूर्यकुलात शनीच्या टीथिस या उपग्रहासारखे कमी घनतेचे उपग्रह आहेत. दर घ. सेंमी.ला सु. १ ग्रॅ. घनता असलेले हे उपग्रह मुख्यत: पाण्याच्या बर्फाचे बनलेले असायला हवेत. याहून अधिक दूर अंतरावर उपग्रहांची घनता किंचित वाढलेली आढळते. कारण त्यांच्यामध्ये कार्बन डाय-ऑक्साइडाच्या (शुष्क) बर्फासारखे अधिक दाट द्रव्य असते, असे गृहीत धरता येते. कार्बन डाय-ऑक्साइड वायू याहून कमी तापमानाला गोठतो.

सदर संकल्पना वरवर तर्कशुद्घ वाटत असली, तरी १९९२ सालापासून तिच्याविषयी अनेक तीव्र आक्षेप आहेत. यांमध्ये इतर सूर्य-कुलांच्या लागलेल्या शोधातून आलेला एक निराळा आक्षेप आहे. यांपैकी अनेक सूर्यकुलांमध्ये अनेक मोठे अजस्र ग्रह हे जनक ताऱ्यांच्या अगदी जवळच्या कक्षेतून परिभ्रमण करीत आहेत. यामुळे बर्फाच्या संघननासाठी आवश्यक असलेल्या किमान त्रिज्यीय अंतराचे खंडन होते.

अनेक समस्या सोडवावयाच्या राहिल्या आहेत हे खरे असले, तरी कांट व लाप्लास यांची सौर अभ्रिका प्रतिकृती किंवा उपपत्ती ही मूलतः बरोबर वाटते. अवरक्त व रेडिओ तरंगलांबीच्या तरंगांद्वारे केलेल्या निरीक्षणांमध्ये तरुण ताऱ्यांभावेती द्रव्याच्या तबकड्या असल्याचे उघड झाले आहे. या निरीक्षणांद्वारे ग्रह लक्षात येण्याजोग्या अल्पकाळात तयार झाल्याचेही सूचित झाले आहे. आंतरतारकीय मेघाचा गुरुत्वीय अवपात होऊन तबकडी तयार होण्यास सु. दहा लाख वर्षे लागायला हवीत. तबकडीत असलेल्या वायूवरुन तिची जाडी ठरवितात. जलदपणे तयार होत असलेले घन कण तबकडीच्या मध्य-प्रतलात खाली बसतात वा स्थिरावतात. १ म्यूमी. व्याप असलेले कण १ लाख वर्षांत खाली बसतात; तर १ सेंमी. व्यापाचे कण केवळ १० वर्षांमध्ये स्थिरावतात. मध्यप्रतलात स्थानिक घनता जशी वाढत जाते तशी आघातांद्वारे कणांची वाढ होण्याची शक्यताही वाढते. जशी कणांची वृद्घी होते तशी त्यांच्या गुरुत्वीय क्षेत्रात वाढ होते. त्यामुळे वृद्घीची गती वाढते. १० किमी. आकारमानाचे पिंड केवळ १,००० वर्षांमध्ये तयार होतील असे आकडेमोडीवरुन दिसून येते. हे पिंड पुरेसे मोठे असल्याने त्यांना ग्रहक म्हणता येते. ग्रहक हे ग्रहनिर्मितीमधील परिकल्पित घटक पिंड आहेत.

ग्रहाच्या अभिवृद्घीमधील नंतरचे टप्पे

अभिवृद्घीद्वारे सातत्यपूर्ण वाढ होऊन खस्थ पिंड अधिकाधिक मोठे होत गेले. अभिवृद्घीमधील आघातांमध्ये ऊर्जा मुक्त झाली. बाष्पीभवन व एकूण वितळण्याची व्यापक क्रिया होण्यासाठी ही ऊर्जा पुरेशी होती. बाष्पीभवनाद्वारे व वितळण्याच्या क्रियेने अभ्रिकेत प्रत्यक्ष संघनन होऊन तयार झालेल्या मूळच्या आदिम द्रव्याचे रुपांतर झाले. ग्रह निर्मितीच्या प्रक्रियेमधील वा प्रावस्थेची सैद्घांतिक अध्ययने करण्यात आली. त्यांवरुन हल्ली आढळणाऱ्या ग्रहांशिवाय चंद्र वा मंगळ यांच्या आकारमानांचे अनेक पिंड तयार झाले असावेत, असे सूचित होते. या विशाल ग्रहकांच्या ग्रहांबरोबर टकरी झाल्या व त्यांचे नाट्यमय परिणाम झाले असावेत. या परिणामांमुळे सूर्यकुलात सध्या आढळणाऱ्या काही विसंगत गोष्टी निर्माण झालेल्या असू शकतील. उदा., शुक्राची अतिशय मंद व परिभ्रमणाची वक्री गती, तसेच बुधाची आश्चर्यकारक उच्च घनता इत्यादी. ग्रहकाची पृथ्वीशी टक्कर होऊन चंद्र तयार झाला असण्याची शक्यता आहे.

 

चंद्रावरील खडकांचे नमुने आणि अशनी यांच्यामधील कमी अर्धायुकाल असलेल्या मूलद्रव्यांच्या किरणोत्सर्गी क्षयातून तयार झालेल्या समस्थानिकांचा (अणुक्रमांक तोच परंतु अणुभार भिन्न असलेला) अभ्यास केला आहे. आंतरतारकीय मेघाचा गुरुत्वीय अवपात झाल्यानंतर ५ कोटी वर्षांच्या आत पृथ्वीसह अंतर्गह व चंद्र यांची निर्मिती पूर्ण झाल्याचे या अध्ययनांवरुन स्पष्टपणे दिसून येते. नंतर ६० कोटी वर्षे अवशिष्ट (मागे राहिलेल्या) द्रव्यांचा ग्रह व उपग्रह यांच्या पृष्ठभागांवर एकसारखा जोरदार भडिमार होत राहिला. मात्र यामुळे कोणत्याही पिंडाच्या द्रव्यमानात केवळ काही टक्के एवढीच भर पडली.

बहिर्ग्रह व त्यांच्या उपग्रहांची निर्मिती

लहान पिंडांच्या संमीलनातून अधिक मोठे पिंड तयार होणे ही ग्रह निर्मितीची सर्वसाधारण यंत्रणा वा व्यवस्था आहे. बाह्य सूर्यकुलातही असेच घडले. तेथे ग्रहांचे संघटन खुद्द सूर्याच्या संघटनासारखे होऊन ते एवढे मोठे होऊ शकले. या प्रत्येक ग्रहाच्या निर्मितीची सुरुवात त्याच्या स्वतःच्या एका उपअभ्रिकेपासून म्हणजे मध्यवर्ती संघनन असलेल्या तबकडीपासून झाली. बहिर्ग्रहांचे तथाकथित नियमित उपग्रह या तबकडीपासून बनले. सध्या या उपग्रहांच्या कक्षा ग्रहांच्या विषुववृत्तीय प्रतलानजीक व जवळजवळ पूर्ण वर्तुळाकार आहेत. तसेच या उपग्रहांची गती संबंधित ग्रहाच्या अक्षीय परिभ्रमणाच्या दिशेतच आहे. अनियमित उपग्रह पूर्वी सूर्याभोवतीच्या कक्षेत होते आणि नंतर ते त्यांच्याशी संबंधित असलेल्या ग्रहाने गुरुत्वाकर्षणाद्वारे पकडले आहेत. या अनियमित उपग्रहांच्या कक्षांचा तिर्यक् कोन, विकेंद्रता किंवा ही दोन्ही उच्च वा जास्त असून कधी-कधी त्यांची गती वक्री सुद्घा असते.

 

गुरुच्या सर्वांत मोठ्या चार उपग्रहांचा शोध गॅलिलीओ यांनी लावल्याने त्यांना गॅलिलीयन उपग्रह म्हणतात. या चार उपग्रहांत झालेली घनतेची वाटणी ही एकूण सूर्यकुलातील ग्रहांमध्ये झालेल्या घनतेच्या वाटणीचे जणू प्रतिबिंब आहे, असे म्हणता येते. गुरुच्या सर्वांत जवळचे आयो व यूरोपा हे दोन गॅलिलीयन उपग्रह खडकयुक्त पिंड आहेत; तर गुरुच्या अधिक दूर असलेले गॅनिमीड व कॅलिस्टो हे गॅलिलीयन उपग्रह अर्धे बर्फयुक्त आहेत. गुरुच्या निर्मितीविषयीच्या प्रतिकृतींवरुन पुढील गोष्टी सूचित होतात : हा प्रचंड मोठा ग्रह त्याच्या आधीच्या काळात पुरेसा तप्त होता. त्यामुळे त्या काळात आयो उपग्रहाच्या आताच्या स्थितीतील गुरुभोवतीच्या अभ्रिकेत बर्फ संघनित होऊ शकला नाही.

लहान पिंड

सौर अभ्रिकेतील बहुतेक सर्व द्रव्याचे पृथक् पिंड तयार झाल्यानंतर कोणत्या तरी क्षणाला सौरवाताची तीव्रता अचानक वाढली. तिच्यामुळे मागे राहिलेला वायू व धूळ सूर्यकुलातून बाहेर पडली. अशा बाह्य दिशेतील तीव्र प्रवाहांचा पुरावा ज्योतिर्विदांना तरुण ताऱ्यांभोवती आढळला आहे. अधिक मोठी अवशिष्ट डबर तशीच राहिली आणि त्यांपैकी काही डबर लघुग्रह व धूमकेतू त्यांच्या रुपात पहायला मिळते. जलदपणे निर्मिती झाल्याने गुरु व मंगळ यांच्या दरम्यान ग्रह निर्माण व्हायला प्रतिबंध झाला असे दिसते. या क्षेत्रात मागे राहिलेल्या हजारो पिंडांपासून लघुग्रहांचा पट्टा निर्माण झाला.पृथ्वीवर मिळविण्यात आलेले बहुसंख्य अशनी या लघुग्रहांपासून आलेले आहेत. त्यांच्यावरुन आधीच्या काळात सौर अभ्रिकेत असलेली परिस्थिती व तिच्या घडणाऱ्या प्रक्रिया यांविषयीचे सुगावे मिळतात.

 

बाह्य सूर्यकुलात तयार झालेल्या ग्रहकांचे प्रतिनिधी म्हणजे बर्फमय धूमकेतूंचे गाभे होत. ते बहुतेक अतिशय लहान आहेत; परंतु चिरॉन नावाच्या सेंटॉर पिंडाचा काढलेला व्यास सु. २०० किमी. आहे. मुळात याला दूरस्थ लघुग्रह म्हटले होते; मात्र नंतर त्यात धूमकेतूंची लक्षणे आढळली. या आकारमानाचे इतर पिंड एजवर्थ-क्यूपेर पट्ट्याच्या निरीक्षणात आढळले असून ते ऊर्ट मेघातही असू शकतील. एजवर्थ-क्यूपेर पट्ट्यातील पिंड आहेत तेथेच तयार झालेले दिसतात; मात्र आकडेमोडीवरुन पुढील गोष्ट उघड होत असल्याचे दिसते. अजस्र ग्रह तयार होताना त्यांच्या लगतच्या भागातून या ग्रहांमुळे अब्जावधी बर्फमय ग्रहक गुरुत्वाकर्षणामार्फत बाहेर फेकले गेले. नंतर हे पिंड ऊर्ट मेघाचे घटक झाले.

कड्यांच्या मालिकांची निर्मिती

ग्रहांभोवतीच्या कड्यांच्या निर्मितीची प्रक्रिया हा संशोधनाचा अवघड विषय आहे. मात्र या कड्यांचे अस्तित्व सहजपणे स्पष्ट करण्याजोगे आहे. प्रत्येक ग्रहाचे त्यांच्या मध्यापासून एक क्रांतिक अंतर असते, त्याला रोश मर्यादा म्हणतात. कारण एकोणिसाव्या शतकातील फ्रेंच गणिती एद्वार रोश यांनी ही संकल्पना प्रथम स्पष्ट केली. गुरु, शनी, प्रजापती व वरुण या ग्रहांच्या कड्यांची प्रणाली त्या त्या ग्रहाच्या रोश मर्यादेच्या आत आहे. या अंतराच्या आत दोन लहान पिंडांमधील परस्पर गुरुत्वाकर्षण हे प्रत्येकावर पडणाऱ्या संबंधित ग्रहाच्या आकर्षणांमधील फरकापेक्षा कमी असते. त्यामुळे या दोघांचे संमीलन होऊन अधिक मोठा पिंड निर्माण होऊ शकत नाही. शिवाय ग्रहाच्या गुरुत्वीय क्षेत्राने सभोवतालच्या तबकडीतील लहान कणांची वाटणी विखरुन होते. त्यामुळे आघाताद्वारे संमीलन घडवून आणण्याच्या क्रियेला कारणीभूत होतील अशा यादृच्छिक गती लघुतम वा किमान होतात.

 

ग्रहांभोवतीची कडी तयार करणारे द्रव्य रोश मर्यादेच्या आतील त्याच्या सध्याच्या ठिकाणी कसे व केव्हा येऊन पोहोचले आणि कडी अरीय रीतीने कशी बंदिस्त झाली, ही समस्या ज्योतिर्विदांपुढील आव्हान आहे. कड्यांच्या भिन्न प्रणालींसाठी निर्मितीच्या प्रक्रिया अतिशय भिन्न असण्याची शक्यता आहे.

कोनीय संवेगाविषयीच्या कोड्याचे उत्तर

कोनीय संवेगाच्या समस्येमुळे कांट व लाप्लास यांचे म्हणणे अमान्य झाले. म्हणजे ग्रहांना सूर्यकुलाचा बहुतेक कोनीय संवेग का आहे व त्याच वेळी सूर्यामध्ये सर्व द्रव्यमान एकवटले आहे असे का, या प्रश्नाचा उलगडा वैश्चिक संदर्भात करता येऊ शकतो. सूर्यापेक्षा किंचित जास्त द्रव्यमानाचे ते सर्वांत किमान द्रव्यमानयुक्त ज्ञात पिंडांपर्यंतचे सर्व तारे, हे अधिक द्रव्यमानयुक्त ताऱ्यांच्या अक्षीय परिभ्रमणाच्या त्वरेवर आधारलेल्या बहिर्वेशनाद्वारे भाकित केलेल्या अक्षीय परिभ्रमणापेक्षा अधिक मंद गतीने अक्षीय परिभ्रमण करतात. यानुसार या सूर्यासारख्या ताऱ्यांच्या कोनीय संवेगात खुद्द सूर्यात आढळणाऱ्या तुटीएवढीच तूट आढळते.

 

कोनीय संवेगातील ही तूट कशी निर्माण होऊ शकली, या प्रश्नाचे उत्तर सौरवातामध्ये सापडेल, असे दिसते. सूर्य व त्याच्याशी तुल्य एवढे द्रव्यमान असलेले इतर तारे यांना बाह्य वातावरणे असतात. ही वातावरणे सावकाशपणे, परंतु समगतीने (स्थिरपणे) अवकाशात विस्तार पावत आहेत. अधिक द्रव्यमान असलेले तारे असे तारकीय वातावरण दर्शवीत नाहीत. कोनीय संवेगाची ही हानी अवकाशातील द्रव्यमानाच्या होणाऱ्या या क्षयाशी निगडित आहे आणि द्रव्यमानाचा हा क्षय सूर्याच्या अक्षीय परिभ्रमणाची त्वरा कमी करण्यासाठी पुरेसा आहे. अशा रीतीने मूळ सौर अभ्रिकेत असलेला कोनीय संवेग ग्रहांमध्ये टिकून राहिला. परंतु सूर्य निर्माण झाल्यापासून सु. ४·६ अब्ज वर्षांमध्ये अक्षीय परिभ्रमणाच्या गतीच्या बाबतीत कोनीय संवेग सावकाशपणे मंद होत गेला आहे.

इतर सूर्यकुलांचा अभ्यास

सूर्याव्यतिरिक्त अन्य ताऱ्यांचा जन्म होताना त्यांच्याबरोबर ग्रहमालानिर्मितीची प्रक्रिया घडली असेल का, याविषयी ज्योतिर्विदांना दीर्घकाळापासून कुतूहल व नवल वाटत होते. इतर ताऱ्यांभोवती फिरणाऱ्या म्हणजे सूर्यकुलाबाहेरील (सौरेतर) ग्रहांच्या शोधामुळे पृथ्वीच्या सूर्यमालेच्या निर्मितीविषयीच्या ज्योतिर्विदांच्या कल्पना स्पष्ट होण्यास मदत होईल. कारण यामुळे त्यांना एकाहून अधिक उदाहरणांचा म्हणजे तारामालांचा (तारायुक्त ग्रहमालांचा) अभ्यास करता येईल. पृथ्वीवरील दूरदर्शकांतून प्रत्यक्षपणे सूर्यकुलाबाहेरचे ग्रह पाहता आले नाहीत. तथापि, जनक ताऱ्यावरील त्यांच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या होणाऱ्या पुढील परिणामांवरुन या ग्रहांचे अप्रत्यक्ष निरीक्षण करणे शक्य आहे. अवकाशामध्ये जनक ताऱ्याच्या गतीमध्ये या ग्रहाच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे किंचित अस्थैर्य निर्माण होते. तसेच ताऱ्याच्या प्रारणाच्या कोणत्यातरी गुणधर्मात आवर्ती बदल होतात. कारण हा ग्रह त्या ताऱ्याला पृथ्वीच्या दिशेच्या संदर्भात प्रथम तिच्याकडे आणि नंतर तिच्यापासून दूर खेचतो.

 

सूर्यकुलाबाहेरील ग्रहांचा अनेक दशके शोध घेतल्यावर १९९२ च्या सुमारास ज्योतिर्विदांनी असा ग्रह निश्चितपणे शोधून काढला. नंतरच्या काही वर्षांत ज्या ताऱ्यांभोवती एक वा अनेक ग्रह फिरत आहेत, असे शंभराहून अधिक तारे ज्योतिर्विदांनी शोधून काढले. यांपैकी काही ग्रहमालांमध्ये गुरुच्या अनेकपट मोठे असलेले अजस्र ग्रह असून हे ग्रह त्यांच्या जनक ताऱ्यांभोवती सूर्य व बुध यांच्यातील अंतराहून कमी अंतरावर फिरत असल्याचे आढळले. काही ग्रहमाला आपल्या सूर्यकुलाहून पूर्णपणे भिन्न अशा आहेत. त्या ग्रहनिर्मितीच्या वर उल्लेख केलेल्या प्रक्रियेच्या मूलभूत तत्त्वाचे उल्लंघन करीत असल्याचे दिसते. म्हणजे अजस्र ग्रह तप्त मध्यवर्ती संघननापासून पुरेसे दूर तयार व्हायला हवेत, कारण यामुळे बर्फाचे संमीलन शक्य होते. या मूलभूत तत्त्वाचे उल्लंघन झालेले दिसते. अजस्र ग्रह पुरेशा जलदपणे तयार झाल्याने ते ग्रह व त्यांचे जनक तारे यांदरम्यानच्या तबकडीच्या आकाराच्या अभ्रिकेत विपुल द्रव्य मागे राहते, असे गृहीत धरल्यास या प्रश्नाचे एक उत्तर मिळते. या द्रव्याबरोबर ग्रहाच्या होणाऱ्या वेलीय आंतरक्रियेमुळे ग्रह सावकाशपणे आतील बाजूला मळसूत्राकार फिरेल आणि जेथे तबकडीचे द्रव्य असणार नाही तेथे तो थांबेल. कारण हे द्रव्य ताऱ्याने गिळलेले असेल.

ग्रहमालानिर्मितीच्या अध्ययनात १९९५ मध्ये नवीन युग सुरु झाले. कारण त्या वर्षी मायकेल मेयर व डिडीएर क्वेलोझ यांना ५१- पेगासी या सूर्यासारख्या ताऱ्याभोवती गुरुएवढे द्रव्यमान असलेला ग्रह फिरत असल्याचा पुरावा मिळाला. त्यानंतर २००७ पर्यंत एवढे मोठे १३० हून अधिक ग्रह सापडले. हे बहुतेक ग्रह जिऑफ्री मर्सी व पॉल बटलर यांनी शोधले होते. या ग्रहांची जनक ताऱ्यांपासूनची कक्षीय अंतरे ०·४ – ६ ज्यो. ए. या दरम्यानची आश्चर्यकारक अशी आढळली. या पल्ल्यातील दुसरे अंतर सूर्यकुलावर आधारलेल्या अपेक्षेप्रमाणे आहे. मात्र आधीचे अंतर तसे दिसत नाही. यावरुन निर्मिती झाल्यावर काही ग्रह आपल्या जनक ताऱ्याकडे म्हणजे आतील बाजूला स्थलांतरित होऊ शकतात, असे दिसते. जसजसे सूर्यकुलाबाहेरचे असे तारे शोधले जाऊन त्यांची गुणवैशिष्ट्ये निश्चित होतील, तसतशी इतर आश्चर्यकारक बाबींची आपल्याला माहिती होईल.

इ. स. २००८ पर्यंत शोधलेल्या सूर्यकुलाबाहेरील बहुतेक ग्रहांचे द्रव्यमान गुरुएवढे किंवा त्याहून अधिक आढळले आहे. उदा., वीस लाख प्रकाशवर्षे दूर असलेल्या देवयानी या दीर्घिकेतील पहिला ग्रह ज्योतिर्विदांनी २००९ मध्ये शोधून काढला असून तो गुरु ग्रहापेक्षा सहा ते सातपट मोठा आहे. तेथून येणाऱ्या प्रकाशावर या ग्रहाच्या गुरुत्वाकर्षणाचा प्रभाव पडत असल्याचे लक्षात आल्याने या ग्रहाचा शोध लागला. सूर्यकुलाबाहेरील अधिक लहान ग्रह ओळखून काढण्याची तंत्रे पुढे विकसित होतील. तेव्हा सूर्यकुलासह इतर ग्रहमाला कशा निर्माण व उत्क्रांत झाल्या, हे अधिक चांगल्या प्रकारे लक्षात येईल. अशा रीतीने सूर्यकुल व ग्रहमाला यांच्या निर्मितीची अभ्रिकीय परिकल्पना सिद्घ होण्यासाठी इतर ताऱ्यांभोवतीच्या ग्रहमाला शोधून काढणे गरजेचे आहे. सूर्यकुलनिर्मितीचा मूलभूत सिद्घांत खरा असल्यास आकाशगंगेत ग्रहमाला विरळा नव्हे तर विपुल असतील, असे म्हणता येईल.

सूर्यकुलातील विविध ग्रहांची मूलभूत ज्योतिषशास्त्रीय माहिती, त्यांचे वातावरण, सौर वातावरणाबरोबर होणारी आंतरक्रिया, अंतर्गत व भूवैज्ञानिक उत्क्रांती, चुंबकीय क्षेत्र व चुंबकांबर पृष्ठभागाचे स्वरुप, उत्पत्ती व उत्क्रांती यांबाबतची माहिती सूर्यकुलाच्या दृष्टीने महत्त्वपूर्ण ठरते. ऑक्टोबर २००८ मध्ये मेसेंजर अवकाशयानाने बुध ग्रहावरील चार अब्ज वर्षांपूर्वी निर्माण झालेल्या जवळपास ७०० किमी. व्यासाचे विवर सापडल्याचे छायाचित्र पाठविले. त्यामुळे ग्रहाच्या निर्मितीवेळी संरचनेकरिता या विवराची वैशिष्ट्यपूर्ण व कायम राहिलेली संरचना उपयुक्त ठरते. पृथ्वीवरुन घेतलेले वेध व अवकाशातून केलेले समन्वेषण, पृथ्वीचे वय, अंतरंग, जलावरण, भूचुंबकीय क्षेत्र, चुंबकांबर, चंद्राची वैशिष्ट्यपूर्ण लक्षणे, पृथ्वी-चंद्र प्रणालीची गुणवैशिष्ट्ये, चंद्राची गती, त्यांचे पृष्ठभाग, अंतरंग, उत्पत्ती व उत्क्रांती, समन्वेषण इ. बाबतची माहिती सूर्यकुलाच्या माहितीचा छोटा भाग आहे. मंगळाचे दूरदर्शकातून घेतलेले आधीचे वेध, सर्वसाधारण दर्शन, ध्रुवीय टोप्या, तेथून येणारे अशनी, उपग्रह, मंगळाचे नकाशे तयार करणे व तेथील जीवसृष्टीविषयक प्रश्न ही सूर्यकुलाच्या दृष्टीने मोलाची माहिती आहे. गुरु, शनी, प्रजापती यांच्याभोवताली असणारी कड्यांची प्रणाली व ग्रहांच्या निर्मितीचे सिद्घांत ही माहिती सूर्यकुलाच्या माहितीचाच एक भाग आहे.

कुबेराची मूलभूत ज्योतिषशास्त्रीय माहिती, वातावरण, पृष्ठभाग व अंतरंग, उपग्रह, कुबेर व त्याचे उपग्रह यांचे शोध व उत्पत्ती, कुबेराचे सूर्यकुलातील स्थान ही माहितीही सूर्यकुलाच्या बाबतीत उपयुक्त आहे. यांशिवाय लघुग्रह, धुमकेतू, उल्काभ, उल्का व अशनी हेही सूर्यकुलाचे घटक आहेत. म्हणून प्रमुख लघुग्रहांच्या शोधांचे ऐतिहासिक सर्वेक्षण, लघुग्रहांच्या कक्षा, स्वरुप, उत्पत्ती व उत्क्रांती यांविषयीची माहिती; तसेच धूमकेतूंविषयी सर्वसाधारण माहिती, त्यांच्या वेधांचे व अध्ययनाचा ऐतिहासिक आढावा, त्यांची गती व शोध, स्वरुप व आकडेवारी, त्यांच्याविषयीच्या सैद्घांतिक प्रतिकृती आणि त्यांची उत्पत्ती व उत्क्रांती यांविषयीची माहिती सूर्यकुलाच्या संदर्भात पूरक स्वरुपाची आहे. उल्का, उल्काभ व अशनी यांच्याविषयीची माहितीही सूर्यकुलाशी निगडित आहे.

संदर्भ : 1. Beatty, K.; Peterson, C. C.; Chaikin, A., Eds., The New Solar System, 1999.

2. Boss, A. P. The Race to Find New Solar Systems, 1998.

3. Kerridge, J. F.; Mathews, M. S. Meteorites and the Early Solar System, 1988.

4. Mannings, V.; Boss, A. P.; Russell, S. S., Eds., Proto Stars and Planets IV, 2000.

5. Morrison, D.; Owen, T. The Planetary System, 1996.

6. Satronov, V. S. Evolution of the Protoplanetary Nebula and Formation of the Earth and  the Planets, 1969.

7. Taylor, S. R. Solar System Evolution, 2001.

 

लेखक: अ. ना. ठाकूर

माहिती स्रोत: मराठी विश्वकोश