क्षैतिज शाखा

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ग्लोबुलर क्लस्टर मेसियर 5 के लिए हर्ट्ज़स्प्रंग-रसेल आरेख, क्षैतिज शाखा पीले रंग में, आरआर लाइरे तारे हरे रंग में, और कुछ अधिक चमकदार लाल-विशाल शाखा तारे लाल रंग में चिह्नित हैं

क्षैतिज शाखा (एचबी) तारकीय विकास का चरण है जो उन तारों में लाल-विशाल शाखा का तुरंत अनुसरण करती है जिनका द्रव्यमान सूर्य के समान होता है। क्षैतिज-शाखा तारे कोर में हीलियम विलय (ट्रिपल-अल्फा प्रक्रिया के माध्यम से) और कोर के चारों ओर खोल में हाइड्रोजन विलय (सीएनओ चक्र के माध्यम से) द्वारा संचालित होते हैं। लाल-विशाल शाखा की नोक पर कोर हीलियम विलय की प्रारंभ से तारे की संरचना में महत्वपूर्ण परिवर्तन होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप दीप्ति में समग्र कमी आती है, तारकीय आवरण में कुछ संकुचन होता है, और सतह उच्च तापमान तक पहुंच जाती है।

खोज

क्षैतिज शाखा सितारों की खोज ग्लोबुलर समूहों के पहले गहरे फोटोग्राफिक फोटोमेट्री (खगोल विज्ञान) अध्ययन के साथ की गई थी[1][2] और उस समय तक अध्ययन किए गए सभी विवर्त समूह से अनुपस्थित रहने के लिए उल्लेखनीय थे। क्षैतिज शाखा का नाम इसलिए रखा गया है क्योंकि ग्लोबुलर समूहों जैसे कम-धात्विक तारा संग्रह में, एचबी तारे हर्ट्ज़स्प्रंग-रसेल आरेख में लगभग क्षैतिज रेखा के साथ स्थित होते हैं। चूँकि ग्लोबुलर समूह के सभी तारे मूलतः हमसे समान दूरी पर हैं, उनके स्पष्ट परिमाण का उनके निरपेक्ष परिमाण से समान संबंध है, और इस प्रकार निरपेक्ष-परिमाण-संबंधित गुण उस के सितारों तक सीमित एचआर आरेख पर स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं। क्लस्टर दूरी और वहां से परिमाण की अनिश्चितताओं से अप्रभावित है।

विकास

सूर्य जैसे तारे का विकास पथ, क्षैतिज शाखा और लाल झुरमुट क्षेत्र को दर्शाता है

अपने मूल हाइड्रोजन को समाप्त करने के बाद, तारे मुख्य अनुक्रम को छोड़ देते हैं और हीलियम कोर के चारों ओर हाइड्रोजन शेल में थर्मोन्यूक्लियर विलय प्रारंभ करते हैं और लाल-विशाल शाखा पर विशाल तारा बन जाते हैं। सूर्य के द्रव्यमान से 2.3 गुना अधिक द्रव्यमान वाले तारों में हीलियम कोर विकृत पदार्थ का क्षेत्र बन जाता है जो ऊर्जा उत्पादन में योगदान नहीं देता है। यह निरन्तर बढ़ रहा है और तापमान में वृद्धि हो रही है क्योंकि शेल में हाइड्रोजन विलय अधिक हीलियम का योगदान देता है।[3]

यदि तारे का सौर द्रव्यमान लगभग 0.5 से अधिक है,[4] कोर अंततः ट्रिपल-अल्फा प्रक्रिया के माध्यम से हीलियम के कार्बन में तारकीय न्यूक्लियोसिंथेसिस के लिए आवश्यक तापमान तक पहुंच जाता है। हीलियम विलय की प्रारंभ कोर क्षेत्र में प्रारंभ होती है, जिससे तत्काल तापमान में वृद्धि होगी और तारकीय न्यूक्लियोसिंथेसिस की दर में तेजी से वृद्धि होगी। कुछ ही सेकंड में कोर गैर-विघटित पदार्थ बन जाता है और तेजी से फैलता है, जिससे हीलियम फ्लैश नामक घटना उत्पन्न होती है। गैर-विक्षिप्त कोर बिना किसी फ्लैश के अधिक सुचारू रूप से विलय प्रारंभ करते हैं। इस घटना का आउटपुट ऊपर प्लाज्मा (भौतिकी) की परतों द्वारा अवशोषित किया जाता है, इसलिए प्रभाव तारे के बाहरी भाग से नहीं देखा जाता है। तारा अब नई हाइड्रोस्टैटिक संतुलन स्थिति में बदल जाता है, और इसका विकास पथ लाल-विशाल शाखा (आरजीबी) से हर्ट्ज़स्प्रंग-रसेल आरेख की क्षैतिज शाखा पर स्विच हो जाता है।[3]

शुरुआत में लगभग 2.3 M☉ और 8 M☉ के मध्य के तारों में बड़े हीलियम कोर होते हैं जो व्यर्थ नहीं होते हैं। इसके अतिरिक्त उनके कोर शॉनबर्ग-चंद्रशेखर द्रव्यमान तक पहुंच जाते हैं, जिस पर वे हाइड्रोस्टैटिक या थर्मल संतुलन में नहीं रहते हैं। फिर वे संकुचित रहते हैं और वह गर्म हो जाते हैं, जिससे कोर के व्यर्थ होने से पहले हीलियम विलय प्रारंभ हो जाता है। कोर हीलियम विलय के समय ये तारे अधिक गर्म हो जाते हैं, किंतु उनका कोर द्रव्यमान अलग-अलग होता है और इसलिए एचबी सितारों से अलग दीप्ति होती है। वह कोर हीलियम विलय के समय तापमान में भिन्न होते हैं और स्पर्शोन्मुख विशाल शाखा में जाने से पहले एक नीला लूप बनाते हैं। लगभग 8 M☉ से अधिक विशाल तारे भी अपने मूल हीलियम को सुचारू रूप से प्रज्वलित करते हैं, और लाल अति विशालकाय के रूप में भारी तत्वों को भी जलाते हैं।[3]

तारे लगभग 100 मिलियन वर्षों तक क्षैतिज शाखा पर बने रहते हैं, धीरे-धीरे उसी तरह अधिक चमकदार होते जाते हैं जैसे कि मुख्य अनुक्रम तारे दीप्ति बढ़ाते हैं जैसा कि वायरल प्रमेय से पता चलता है। जब उनका मूल हीलियम अंततः समाप्त हो जाता है, तो वे एसिम्प्टोटिक विशाल शाखा (एजीबी) पर हीलियम शेल जलने की ओर बढ़ते हैं। एजीबी पर वे ठंडे और अधिक चमकदार हो जाते हैं।[3]

क्षैतिज शाखा आकृति विज्ञान

हीलियम फ़्लैश के बाद, क्षैतिज शाखा के सभी तारों का मूल द्रव्यमान बहुत समान होता है। इसका मतलब यह है कि उनकी दीप्ति बहुत समान है, और दृश्य परिमाण द्वारा प्लॉट किए गए हर्ट्ज़स्प्रंग-रसेल आरेख पर शाखा क्षैतिज है।

एचबी तारे का आकार और तापमान हीलियम कोर के चारों ओर बचे हाइड्रोजन आवरण के द्रव्यमान पर निर्भर करता है। बड़े हाइड्रोजन आवरण वाले तारे ठंडे होते हैं। यह स्थिर दीप्ति पर क्षैतिज शाखा के साथ तारों का फैलाव बनाता है। कम धात्विकता पर तापमान भिन्नता का प्रभाव अधिक मजबूत होता है, इसलिए पुराने समूहों में आमतौर पर अधिक स्पष्ट क्षैतिज शाखाएँ होती हैं।[5] हालाँकि क्षैतिज शाखा का नाम इसलिए रखा गया है क्योंकि इसमें बड़े पैमाने पर तापमान की श्रृंखला में लगभग समान निरपेक्ष परिमाण वाले तारे होते हैं, जो रंग-परिमाण आरेख पर क्षैतिज पट्टी में स्थित होते हैं, शाखा नीले सिरे पर क्षैतिज से बहुत दूर होती है। क्षैतिज शाखा नीली पूंछ में समाप्त होती है जिसमें कम दीप्ति वाले गर्म तारे होते हैं, कभी-कभी अत्यधिक गर्म तारों के नीले हुक के साथ। बॉयोमीट्रिक दीप्ति द्वारा प्लॉट किए जाने पर यह क्षैतिज भी नहीं होता है, गर्म क्षैतिज शाखा तारे ठंडे तारों की तुलना में कम चमकदार होते हैं।[6] सबसे गर्म क्षैतिज शाखा वाले तारे, जिन्हें चरम क्षैतिज शाखा कहा जाता है, का तापमान 20,000-30,000 K होता है। यह सामान्य कोर हीलियम जलने वाले तारे के लिए अपेक्षित तापमान से कहीं अधिक है। इन तारों को समझाने के सिद्धांतों में बाइनरी इंटरैक्शन और देर से थर्मल पल्स शामिल हैं, जहां थर्मल पल्स जिसे एसिम्प्टोटिक विशाल शाखा (एजीबी) सितारे नियमित रूप से अनुभव करते हैं, विलय बंद होने के बाद होता है और तारा सुपरविंड चरण में प्रवेश कर चुका होता है।[7] ये सितारे असामान्य गुणों के साथ दोबारा जन्म लेते हैं। विचित्र-सी लगने वाली प्रक्रिया के बावजूद, एजीबी के बाद के 10% या उससे अधिक सितारों के लिए ऐसा होने की उम्मीद है, हालांकि ऐसा माना जाता है कि केवल विशेष रूप से देर से थर्मल दालें ग्रहीय नीहारिका चरण के बाद और जब केंद्रीय तारा चरम क्षैतिज-शाखा तारे बनाते हैं सफेद बौने की ओर पहले से ही ठंडा हो रहा है।[8]


आरआर लाइरे गैप

ग्लोबुलर क्लस्टर मेसियर 3 के लिए हर्ट्ज़स्प्रंग-रसेल आरेख

ग्लोबुलर क्लस्टर सीएमडी (हर्ट्ज़स्प्रंग-रसेल आरेख | रंग-परिमाण आरेख) आम तौर पर क्षैतिज शाखाएं दिखाते हैं जिनमें एचबी में प्रमुख अंतर होता है। सीएमडी में यह अंतर गलत तरीके से बताता है कि स्टार क्लस्टर के सीएमडी के इस क्षेत्र में कोई सितारा नहीं है। अंतराल अस्थिरता पट्टी पर होता है, जहां कई परिवर्तनशील तारे पाए जाते हैं। इन स्पंदित क्षैतिज-शाखा सितारों को आरआर लाइरे परिवर्तनीय सितारों के रूप में जाना जाता है और वे स्पष्ट रूप से 1.2 दिनों तक की अवधि के साथ दीप्ति में परिवर्तनशील होते हैं।[9]

तारे की वास्तविक (अर्थात, पूरी अवधि में औसत) स्पष्ट परिमाण और तारा#वर्गीकरण स्थापित करने के लिए विस्तारित अवलोकन कार्यक्रम की आवश्यकता होती है। ऐसा प्रोग्राम आमतौर पर क्लस्टर के रंग-परिमाण आरेख की जांच के दायरे से परे होता है। इस वजह से, जबकि इस तरह की जांच से परिवर्तनीय सितारों को क्लस्टर की तारकीय सामग्री की तालिकाओं में नोट किया जाता है, इन परिवर्तनीय सितारों को क्लस्टर सीएमडी की ग्राफिक प्रस्तुति में शामिल नहीं किया जाता है क्योंकि उन्हें सही ढंग से प्लॉट करने के लिए पर्याप्त डेटा उपलब्ध नहीं है। इस चूक के परिणामस्वरूप अक्सर कई प्रकाशित ग्लोबुलर क्लस्टर सीएमडी में आरआर लाइरे गैप देखा जाता है।[10] अलग-अलग ग्लोबुलर क्लस्टर अक्सर अलग-अलग एचबी आकारिकी प्रदर्शित करते हैं, जिसका अर्थ है कि आरआर लियर गैप के गर्म सिरे पर, गैप के भीतर और गैप के ठंडे सिरे पर मौजूद एचबी सितारों का सापेक्ष अनुपात क्लस्टर से क्लस्टर में तेजी से भिन्न होता है। विभिन्न एचबी आकारिकी का अंतर्निहित कारण तारकीय खगोल भौतिकी में लंबे समय से चली आ रही समस्या है। स्टार#रासायनिक संरचना कारक है (आमतौर पर इस अर्थ में कि अधिक धातु-गरीब समूहों में ब्लूअर एचबी होते हैं), किंतु स्टार#आयु, स्टार#रोटेशन और स्टार#रासायनिक संरचना जैसे अन्य तारकीय गुणों को भी एचबी आकृति विज्ञान (खगोल विज्ञान) को प्रभावित करने के रूप में सुझाया गया है ). इसे कभी-कभी ग्लोबुलर समूहों के लिए दूसरी पैरामीटर समस्या कहा जाता है, क्योंकि ग्लोबुलर समूहों के जोड़े मौजूद होते हैं जिनकी धात्विकता समान होती है फिर भी बहुत भिन्न एचबी आकारिकी होती है; ऐसी ही जोड़ी है एनजीसी 288 (जिसका एचबी बहुत नीला है) और एनजीसी 362 (जिसका एचबी काफी लाल है)। लेबल दूसरा पैरामीटर स्वीकार करता है कि कुछ अज्ञात भौतिक प्रभाव उन समूहों में एचबी आकृति विज्ञान अंतर के लिए ज़िम्मेदार है जो अन्यथा समान लगते हैं।[6]


लाल झुरमुट से संबंध

तारों का संबंधित वर्ग क्लंप दिग्गज है, जो तथाकथित लाल झुरमुट से संबंधित हैं, जो अपेक्षाकृत तारा#आयु (और इसलिए तारा#द्रव्यमान) और आमतौर पर अधिक तारा#रासायनिक संरचना|धातु-समृद्ध आबादी I एचबी के समकक्ष हैं। तारे (जो जनसंख्या II से संबंधित हैं)। एचबी सितारे और क्लंप दिग्गज दोनों ही अपने कोर में हीलियम को कार्बन में विलय कर रहे हैं, किंतु उनकी बाहरी परतों की स्टार#संरचना में अंतर के परिणामस्वरूप विभिन्न प्रकार के सितारों की अलग-अलग त्रिज्या, प्रभावी तापमान#स्टार और स्टार#वर्गीकरण होता है। चूँकि स्टार#वर्गीकरण हर्ट्ज़स्प्रंग-रसेल आरेख में क्षैतिज समन्वय है, विभिन्न प्रकार के तारे अपने सामान्य ऊर्जा स्रोत के बावजूद सीएमडी के विभिन्न हिस्सों में दिखाई देते हैं। वास्तव में, लाल झुरमुट क्षैतिज-शाखा आकृति विज्ञान के चरम का प्रतिनिधित्व करता है: सभी तारे क्षैतिज शाखा के लाल सिरे पर हैं, और पहली बार लाल-विशाल शाखा पर चढ़ने वाले तारों से अंतर करना मुश्किल हो सकता है।[11]

संदर्भ

  1. ↑ Arp, H. C.; Baum, W. A.; Sandage, A. R. (1952), "The HR diagrams for the globular clusters M 92 and M 3", Astronomical Journal, 57: 4–5, Bibcode:1952AJ.....57....4A, doi:10.1086/106674
  2. ↑ Sandage, A. R. (1953), "The color-magnitude diagram for the globular cluster M 3", Astronomical Journal, 58: 61–75, Bibcode:1953AJ.....58...61S, doi:10.1086/106822
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 Karttunen, Hannu; Oja, Heikki (2007), Fundamental astronomy (5th ed.), Springer, p. 249, ISBN 978-3-540-34143-7
  4. ↑ "मुख्य अनुक्रम सितारे पोस्ट करें". Australia Telescope Outreach and Education. Retrieved 2 December 2012.
  5. ↑ Rudolf Kippenhahn; Alfred Weigert; Achim Weiss (31 October 2012). तारकीय संरचना और विकास. Springer Science & Business Media. pp. 408–. ISBN 978-3-642-30304-3.
  6. ↑ 6.0 6.1 Lee, Young-Wook; Demarque, Pierre; Zinn, Robert (1994). "गोलाकार समूहों में क्षैतिज-शाखा तारे। द्वितीय. दूसरा पैरामीटर घटना". The Astrophysical Journal. 423: 248. Bibcode:1994ApJ...423..248L. doi:10.1086/173803.
  7. ↑ Randall, S. K.; Calamida, A.; Fontaine, G.; Bono, G.; Brassard, P. (2011). "RAPIDLY PULSATING HOT SUBDWARFS IN ω CENTAURI: A NEW INSTABILITY STRIP ON THE EXTREME HORIZONTAL BRANCH?". The Astrophysical Journal. 737 (2): L27. Bibcode:2011ApJ...737L..27R. doi:10.1088/2041-8205/737/2/L27.
  8. ↑ Jeffery, C. S. (2008). "Hydrogen-Deficient Stars: An Introduction". Hydrogen-Deficient Stars. 391: 3. Bibcode:2008ASPC..391....3J.
  9. ↑ American Association of Variable Star Observers. "Types of Variables". Archived from the original on 17 October 2018. Retrieved 12 March 2011.
  10. ↑ David Stevenson (9 May 2015). तारा समूहों का जटिल जीवन. Springer. pp. 70–. ISBN 978-3-319-14234-0.
  11. ↑ Hannu Karttunen; Pekka Kröger; Heikki Oja; Markku Poutanen; Karl Johan Donner (9 August 2007). मौलिक खगोल विज्ञान. Springer Science & Business Media. pp. 249–. ISBN 978-3-540-34144-4.
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