विज्ञानवाटा : ‘चाहूल’ एका सुपरनोव्हाची!

विश्वाच्या अथांग पसाऱ्यात कुठे ना कुठेतरी प्रतिसेकंद एकापेक्षा जास्त ताऱ्यांचा स्फोट सातत्याने होत असतो. काही संशोधकांच्या मते भट्टीमध्ये जशा लाह्या फुटतात तसे विश्वात तारे सातत्याने फुटत असतात! त्याची नोंद पृथ्वीवरून निरीक्षण करताना सहजासहजी करता येत नाही. आता तंत्रज्ञान सुधारल्यामुळे गेल्या काही वर्षांमध्ये एक हजार ताऱ्यांचे स्फोट तपशीलासह नोंदले गेले आहेत.

विश्वामध्ये असंख्य तारे आहेत. त्यातील बरेच आकाराने अतिविशाल असले तरी त्यांच्यामधील हायड्रोजनरुपी इंधन केव्हा तरी संपुष्टात येतेच. याचे कारण ताऱ्यामधील हायड्रोजनचे संमीलन प्रक्रियांमार्फत हेलियममध्ये रूपांतर होते आणि त्याक्षणी प्रचंड उष्णता आणि प्रकाशऊर्जा बाहेर पडते. साहजिकच तळपणाऱ्या ताऱ्यांमधील हायड्रोजन यथावकाश संपुष्टात येतो. परिणामी ताऱ्याचा ‘शेवट’ होतोच. ताऱ्याच्या स्फोटाला ‘सुपरनोव्हा’ म्हणतात.

‘नोबेल’चे मानकरी चंद्रशेखर सुबह्मण्यम यांच्या सिद्धांताप्रमाणे आपल्या सूर्यापेक्षा निदान दीड पटीने किंवा जास्त पटीने विशाल अशा ताऱ्यांचा अखेरीस अक्राळ-विक्राळ आणि तेजस्वी असा महाविस्फोट होतो. त्याचे तेज संपूर्ण दीर्घिकेत (गॅलॅक्सी) पसरते. तसेच त्यातील वस्तुमान प्रतिसेकंदाला पंधरा हजार ते चाळीस हजार किलोमीटर वेगाने सर्व दिशांकडे फेकले जाते.

स्फोट झाल्यावर आसमंतातील तापमान प्रचंड वाढून ते एक अब्ज अंश सेल्सिअसपेक्षा जास्त होतं. त्यातून अनेक प्रकारची प्रारणे जोरदारपणे प्रक्षेपित होतात. ताऱ्याचा सुपरनोव्हा झाल्यावर त्याच्या वस्तुमानापासून त्याचा न्यूट्रॉन तारा बनतो किंवा कृष्णविवरदेखील बनू शकते. न्यूट्रॉन ताऱ्याचा व्यास सर्वसाधारणत: २० किलोमीटर असतो.

न्यूट्रॉन ताऱ्याच्या भूगर्भात अणूचे तिन्ही घटक; प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन आणि न्यूट्रॉन एकत्रित घट्ट स्वरूपात असतात. त्याचे तापमान आपल्या सूर्याच्या पृष्ठभागापेक्षा लाखो पटींनी जास्त असते. न्यूट्रॉन ताऱ्याची घनता विश्वात सर्वात जास्त आहे. त्याच्या एक चमचा वस्तुमानाचे पृथ्वीवर वजन केले तर ते एक कोटी टन भरेल.

आयर्न (लोह) या मूलद्रव्यानंतरची ‘जड’ मूलद्रव्ये न्यूट्रॉन ताऱ्यामुळे तयार झाली आणि पृथ्वीपर्यंत आली. ताऱ्याचा स्फोट झाल्यानंतर अतितीव्र प्रकाश पसरतो. त्याचे संशोधन करून तो किती अंतरावर झाला आहे, ते शोधून काढता येते. हे संशोधन करताना विश्व विराट असून ते अविरतपणे विस्तारतेय हे निर्विवादपणे सिद्ध झालेय. ताऱ्याच्या स्फोटामुळे किरणोत्सर्गाच्या किंवा प्रारणाच्या स्रोतांची जणू त्सुनामी पसरते.

त्यात न्यूट्रिनोंची बरसात असतेच; पण अनेक मूलद्रव्येही असतात. या ‘स्टार-डस्ट’मुळे आपल्या वसुंधरेला पिरिऑडिक टेबल (आवर्त सारणी) मधील अनेक उपयुक्त मूलद्रव्ये प्राप्त झाली आहेत. जीवसृष्टीत कार्य करणारी बरीच मूलद्रव्ये ताऱ्यांच्या स्फोटामध्ये होती, म्हणून आपल्याला आणि तमाम जीवसृष्टीला ती स्टार-डस्टच्या स्वरूपात मिळाली!

आपल्या शरीरातील लोह, कॅल्शियम, फॉस्फरस, झिंक, मॅग्नेशियम, मँगॅनीज, कोबाल्ट, सल्फर अशी अनेक मूलद्रव्ये कुठच्या तरी ताऱ्याचा स्फोट झाला आणि त्यातून आपल्या सौरमालिकेत मिसळून गेली. यात सोने, चांदी, प्लॅटिनम, युरेनियम अशी महत्त्वपूर्ण (जड) मूलद्रव्ये असतात. याचा अर्थ ताऱ्यांचा स्फोट आपल्याला तारक ठरलाय. असे सुपरनोव्हा म्हणजे जीवसृष्टीला मिळालेले वरदानच आहे.

विश्वाच्या अथांग पसाऱ्यात कुठे ना कुठेतरी प्रतिसेकंद एकापेक्षा जास्त ताऱ्यांचा स्फोट सातत्याने होत असतो. काही संशोधकांच्या मते भट्टीमध्ये जशा लाह्या किंवा पॉपकॉर्न फुटतात तसे विश्वात तारे सातत्याने फुटत असतात! त्याची नोंद पृथ्वीवरून निरीक्षण करताना सहजासहजी करता येत नाही. आता तंत्रज्ञान सुधारल्यामुळे गेल्या काही वर्षांमध्ये एक हजार ताऱ्यांचे स्फोट तपशीलासह नोंदले गेले आहेत.

आपल्या आकाशगंगेत (मिल्की वे) शंभर वर्षातून किमान दोन ताऱ्यांचा स्फोट होतो. आकाशगंगेतील स्फोट आपल्या वसुंधरेच्या आयनावरण आणि स्थितांबरवर विपरित परिणाम करू शकतो. आकाशगंगेत चारशे वर्षांपूर्वी झालेला ताऱ्याचा स्फोट जोहान्स केप्लर याने पाहिला होता. त्याला नाव दिले होते ‘एस एन १६०४’. ‘टायको’ज सुपरनोव्हा १५७२ मध्ये पृथ्वीवरून दिसला होता.

अगदी सुरवातीच्या ताऱ्याच्या स्फोटाची नोंद इसवी सन १८५मध्ये (१८३८ वर्षांपूर्वी) चिनी खगोलशास्त्रज्ञांनी केली होती. त्यांना आकाशात मोठ्या आकाराचा प्रकाशगोल आठ महिने दिसला होता. त्याला ‘पाहुणा’ असे म्हटलेले होते. तो हळूहळू लुप्त झाला. स्फोट झालेला तारा आपल्यापासून सुमारे आठ हजार प्रकाशवर्षे दूर होता, असे १९६०मध्ये संशोधकांनी शोधून काढले. अगदी अलीकडचा ताऱ्याचा स्फोट १९८७मध्ये दिसला. तो तारा पृथ्वीपासून (फक्त!) एक लाख अडुसष्ट प्रकाशवर्षे अंतरावर होता.

ताऱ्यांचा स्फोट २५० किंवा अधिक प्रकाशवर्षे अंतरावर झाला असेल तर जीवसृष्टीला धोका आहेच; पण तो कमी धोका असेल, असे काही शास्त्रज्ञ म्हणतात. मात्र सुपरनोव्हा २५ प्रकाशवर्षे इतक्या ‘जवळच्या’ अंतरावर झाला, तर पृथ्वीच्या वातावरणाला मोठा धोका आहे. अंतराळातील दुर्बीणीने नऊ ऑक्टोबर २०२२ रोजी एका प्रचंड मोठ्या ताऱ्याचा स्फोट झाल्याचे दर्शवले.

हा स्फोट आत्तापर्यंत नोंद झालेल्या ताऱ्यांच्या स्फोटापेक्षा जबरदस्त मोठा असू शकतो. याचे कारण विविध उपकरणांनी त्याच्या प्रकाशाची तीव्रता मोजली, तेव्हा ती खूप जास्त होती. सुदैवाने हा सुपरनोव्हा पृथ्वीपासून खूप दूर, म्हणजे सुमारे १९० कोटी प्रकाशवर्षे अंतरावर होता. त्यामधून उच्च ऊर्जाभारित फोटॉनचे जोरदार फवारे (झोत) आसमंतात पसरले होते.

काही झोत पृथ्वीच्या दिशेने येत होते. याला गॅमा रे (किरण) बर्स्ट म्हणतात. यामुळे वसुंधरेला अगदी थेट धक्का पोचतो असे नाही; पण त्याच्या अस्तित्वाचा परिणाम जाणवतो. विशेषतः पृथ्वीच्या सभोवताली असणाऱ्या वातावरणाच्या विविध थरांवर परिणाम होतो, असे आढळून आले.

ताऱ्याचा स्फोट झाल्यानंतर गॅमा किरणांच्या ओघांचा (सरबत्तीचा) शोध रोममधील ‘नॅशनल इन्स्टिट्यूट ऑफ ऍस्ट्रोफिजिक्स’च्या खगोलसंशोधकांनी घेतला. या संबंधित त्यांचा एक शोधनिबंध नुकताच ‘नेचर कम्युनिकेशन’ या दर्जेदार नियतकालिकामध्ये प्रसिद्ध झाला. संशोधकांच्या म्हणण्याप्रमाणे सुपरनोव्हाच्या जोरदार गॅमा आणि क्ष-किरणांमुळे पृथ्वीच्या आयन-मंडलाची (आयनॉस्फेअर) लय बिघडली. याची नोंद संवेदनशील उपकरणांमार्फत घेता आली.

आयन-मंडलात प्रचंड प्रमाणात विद्युतभारित अणू-रेणू आणि मुक्त इलेक्ट्रॉन्स असतात. या भागातून अनेक उपग्रह पृथ्वीभोवती प्रदक्षिणा घालतात. वातावरणातील हा थर पृथ्वीपासून सुमारे ८० किलोमीटर ते ६५० किलोमीटरच्या दरम्यान असतो. हा थर महत्त्वाचा आहे. याचे कारण येथून संदेशवहन आणि रेडिओ लहरींचे परावर्तन/प्रक्षेपण होते. त्यात व्यत्यय येतो.

ओझोनच्या छत्राला धक्के

पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून १० ते ५० किलोमीटर उंचीवरील वातावरणाला स्थितांबर (स्थिरावरण, स्ट्रॅटोस्फिअर) म्हणतात. वातावरणातील ९० टक्के ओझोनवायू स्थितांबरात सामावलेला असतो. या थरांमधील ऑक्सिजनच्या रेणूंचे ओझोनमध्ये रूपांतर होताना सूर्यापासून निघालेले अतिनीलकिरण (अल्ट्राव्हायोलेट, युव्ही किरण) ऊर्जा म्हणून वापरले जातात. यामुळे जीवसृष्टीला घातक असलेले युव्ही किरण आपोआप शोषले जातात.

अल्ट्राव्हायोलेट किरणांचा अनिष्ट परिणाम मानवी त्वचेवर होतो. एवढेच नव्हे तर जीवसृष्टीतील प्राणी आणि वनस्पतींमध्ये उत्परिवर्तन (म्युटेशन) होते. सुदैवाने घातक यूव्ही किरणांना अटकाव होतो. स्थितांबरात सामावलेला ओझोनचा थर म्हणजे जीवसृष्टीला वरदान आहे. युरोपियन स्पेस एजन्सीची गॅमा रे ऍस्ट्रो फिजिक्स लॅबोरेटरी आहे. त्यामध्ये या थरावर २००२ पासून सतत संशोधन चालू असते.

गेल्या वर्षीच्या सुपरनोव्हामुळे स्थितांबरात ओझोनच्या रेणूंचे विघटन झाले होते. मात्र हा परिणाम सुदैवाने काही मिनिटेच टिकला. याचे कारण विघटन झालेल्या ओझोनच्या अणूंचे रूपांतर लवकरच पुन्हा ओझोनमध्ये झाले. साहजिकच ओझोनच्या छत्रावर त्याचा कोणताही गंभीर परिणाम झाला नाही. ताऱ्याच्या स्फोटापासून सुटलेल्या गॅमा किरणांचा जसा कमी-अधिक जोर होता, त्या प्रमाणात ओझोनच्या रेणूंचे विघटन होते, असे लक्षात आले.

ताऱ्याचा स्फोट १९० कोटी प्रकाशवर्षे दूर होता म्हणून त्याच्या प्रारणाला ‘चाहूल’ म्हणायला हरकत नाही. तथापि पृथ्वीपासून त्याहून ‘जरा जवळ’ सुपरनोव्हा झाला तर नक्कीच ओझोनच्या थराला मोठे भगदाड पडणे शक्य होते. तरीही ताऱ्यांच्या महाविस्फोटामुळे सध्याची जीवसृष्टी अस्तित्वात आली आणि तारली गेली आहे, असे म्हणायला हरकत नाही.