সৌরজগতের জন্ম ও বিবর্তন

সৌরজগতের উদ্ভব ও বিবর্তন সূচিত হয়েছিল প্রায় ৪৫৭ কোটি বছর আগে এক দৈত্যাকার আণবিক বেঘের একটি ক্ষুদ্র অংশের মহাকর্ষীয় পতনের মাধ্যমে। উক্ত পতনশীল ভরের অধিকাংশই কেন্দ্রস্থলে সঞ্চিত হয়ে সূর্যের উদ্ভব ঘটায় এবং অবশিষ্ট ভর চ্যাপ্টা আকার ধারণ করে একটি আদিগ্রহীয় চাকতি গঠন করে। এই চাকতি থেকেই গ্রহ, উপগ্রহ, গ্রহাণু ও অন্যান্য ক্ষুদ্র সৌরজাগতিক বস্তুর উদ্ভব ঘটে। নীহারিকা অনুকল্প নামে পরিচিত এই তত্ত্বটি অষ্টাদশ শতাব্দীতে ইমানুয়েল সুইডেনবার্গ, ইমানুয়েল কান্ট ও পিয়ের সিমোঁ লাপ্লাস কর্তৃক প্রথম প্রতিষ্ঠা লাভ করেছিল। পরবর্তীকালে জ্যোতির্বিজ্ঞান, রসায়ন, ভূতত্ত্ব, পদার্থবিদ্যা ও গ্রহবিজ্ঞানের মতো বিজ্ঞানের নানা শাখা এই তত্ত্বটির সঙ্গে জড়িয়ে পড়ে। ১৯৫০-এর দশকে মহাকাশযুগের সূচনা এবং ১৯৯০-এর দশকে বহির্গ্রহের আবিষ্কারের পর তত্ত্বটির যথার্থতা যেমন প্রতিযোগিতার পড়ে, তেমনই আবার নতুন পর্যবেক্ষণের ভিত্তিতে এই তত্ত্বে বিভিন্ন সংশোধনীও আনা হয়। আদি উদ্ভবের পর থেকে সৌরজগৎ উল্লেখযোগ্য পরিমাণে বিবর্তিত হয়েছে। গ্রহগুলিকে বেষ্টন করে প্রদক্ষিণকারী গ্যাস ও ধুলোর থেকে অনেক উপগ্রহের উদ্ভব ঘটেছে; আবার এও মনে করা হয় যে অন্য উপগ্রহগুলি স্বাধীনভাবে উদ্ভূত হওয়ার পর সংশ্লিষ্ট গ্রহের মাধ্যাকর্ষণে বাঁধা পড়েছে। অন্যদিকে পৃথিবীর চাঁদের মতো কোনও কোনও উপগ্রহ সম্ভবত কোনও প্রচণ্ড সংঘর্ষের ফলশ্রুতি। মহাজাগতিক বস্তুগুলির মধ্যে এই জাতীয় সংঘর্ষের ঘটনা বর্তমান যুগেও অব্যাহত রয়েছে। এই সব সংঘর্ষই সৌরজগতের বিবর্তনে কেন্দ্রীয় ভূমিকা পালন করে এসেছে। গ্রহগুলির অবস্থান পরিবর্তনের কারণ সম্ভবত অভিকর্ষীয় মিথষ্ক্রিয়া। এই ধরনের গ্রহীয় অভিপ্রয়াণকে এখন সৌরজগতের আদি বিবর্তনের অধিকাংশের জন্য দায়ী মনে করা হয়। মোটামুটি ৫০০ কোটি বছরের মধ্যে সূর্য শীতল হয়ে পড়বে এবং তার বর্তমান ব্যাসরেখা বহির্ভাগে বহুগুণ প্রসারিত হয়ে নক্ষত্রটি একটি লোহিত দানবে পরিণত হবে। তারপর সূর্য তার বহিঃস্তরগুলি একটি গ্রহীয় নীহারিকার আকারে পরিত্যাগ করবে এবং পিছনে পড়ে থাকবে শুধু শ্বেত বামন নামে পরিচিত একটি নাক্ষত্রিক অবশেষ। সুদূর ভবিষ্যতে পরিক্রমণশীল নক্ষত্রগুলির মাধ্যাকর্ষণের ফলে সূর্যের সঙ্গে থাকা গ্রহগুলির সংখ্যা হ্রাস পাবে। কোনও কোনোও গ্রহ ধ্বংসপ্রাপ্ত হবে; অন্যগুলি উৎক্ষিপ্ত হবে আন্তঃনাক্ষত্রিক মহাকাশে। শেষ পর্যন্ত কয়েকশো কোটি বছর পরে সম্ভবত সূর্য একাই পড়ে থাকবে; তার চারিদিকে প্রদক্ষিণরত মূল বস্তুগুলির একটিরও সম্ভবত কোনও অস্তিত্ব থাকবে না। বিশ্বের উদ্ভব ও পরিণতি-সংক্রান্ত ধ্যানধারণাগুলি প্রাচীনতম জ্ঞাত রচনাকর্মের যুগ থেকেই প্রচলিত ছিল। যদিও সেই যুগের প্রায় সমগ্র ইতিহাসেই এই ধরনের তত্ত্বগুলিকে একটি "সৌরজগৎ"-এর অস্তিত্বের সঙ্গে যুক্ত করার কোনও প্রচেষ্টা দেখা যায়নি। এর সহজ কারণটি হল, আজ আমরা সৌরজগৎ বলতে যা বুঝি তার অস্তিত্ব সম্পর্কে সাধারণভাবে কেউ চিন্তা করেননি। সৌরজগতের উদ্ভব ও বিবর্তনের কোনও তত্ত্বের প্রথম পদক্ষেপ ছিল সূর্যকেন্দ্রিকতাবাদের সাধারণ স্বীকৃতিটি। এই মতবাদেই বলা হয়েছে যে, সূর্য সৌরজগতের কেন্দ্রে অবস্থিত এবং পৃথিবী সূর্যকে প্রদক্ষিণ করে চলেছে। সহস্রাব্দ পূর্বে উদ্ভূত এই মতবাদ (সামোসের অ্যারিস্টারকাস অন্ততপক্ষে খ্রিস্টপূর্ব ২৫০ অব্দ নাগাদ এই তত্ত্বটি উপস্থাপনা করেছিলেন) অবশ্য খ্রিস্টীয় সপ্তদশ শতাব্দীর শেষভাগের আগে বহুল স্বীকৃতি অর্জন করেনি। "সৌরজগৎ" (ইংরেজি: Solar System) শব্দটির প্রথম নথিবদ্ধ প্রয়োগের ঘটনাটি ঘটেছিল ১৭০৪ সালে। সৌরজগতের উৎপত্তি-সংক্রান্ত প্রচলিত প্রামাণ্য তত্ত্বটি হল নীহারিকা অনুকল্প। অষ্টাদশ শতাব্দীতে ইমানুয়েল সুইডেনবার্গ, ইমানুয়েল কান্ট ও পিয়ের সিমোঁ লাপ্লাস কর্তৃক সূত্রবদ্ধ হওয়ার পর প্রথমে স্বীকৃত হয় এবং পরে বিজ্ঞানীদের সমর্থন হারায়। এই অনুকল্পের সর্বাধিক গুরুত্বপূর্ণ সমালোচনাটি ছিল গ্রহগুলির সঙ্গে তুলনায় সূর্যের কোণিক ভরবেগের আপেক্ষিক অভাবের বিষয়টি ব্যাখ্যায় সুস্পষ্ট অক্ষমতা। যদিও ১৯৮০-এর দশকের গোড়া থেকে নবীন নক্ষত্র সম্পর্কে যে গবেষণা হয়েছে, তাতে দেখা গিয়েছে যে এগুলির চারিপাশে একাধিক ধুলো ও গ্যাসের শীতল চাকতি থাকে, ঠিক যেমনটি নীহারিকা অনুকল্পে পূর্বাভাষ করা হয়েছিল। এই কারণে এই মত পুনরায় স্বীকৃতি অর্জন করতে সক্ষম হয়। সূর্যের বিবর্তন কীভাবে অব্যাহত থাকতে পারে তা বুঝতে হলে সূর্যের শক্তির উৎসটিকে বোঝা প্রয়োজন। আর্থার স্ট্যানলি এডিংটন অ্যালবার্ট আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতার তত্ত্ব দৃঢ়ভাবে সমর্থন করতেন। তা থেকেই তিনি উপলব্ধি করেন যে, সূর্যের শক্তির উৎস হল এর অন্তঃস্থলে সংঘটিত কেন্দ্রীণ সংযোজন, যার ফলে হাইড্রোজেন বিগলিত হয়ে হিলিয়ামে পরিণত হয়। ১৯৩৫ সালে এডিংটন আরও অগ্রসর হয়ে এই মত প্রকাশ করেন যে, নক্ষত্রগুলির মধ্যে অন্যান্য মৌলও সম্ভবত গঠিত হয়ে থাকে। ফ্রেড হয়েল এই ধারণাটিকে বিস্তারিত ব্যাখ্যা করেন। তিনি বলেন যে, লোহিত দানব নামে পরিচিত বিবর্তিত নক্ষত্রগুলি এমন অনেক মৌল সৃষ্টি করে যেগুলি সেই সব নক্ষত্রের অন্তঃস্থলের হাইড্রোজেন ও হিলিয়ামের চেয়েও ভারী। একটি লোহিত দানব শেষ পর্যন্ত যখন সেটির বহিঃস্থ স্তরগুলিকে পরিত্যাগ করে, তখন এই মৌলগুলি অন্যান্য নক্ষত্র জগৎ সৃষ্টির কাজে পুনঃব্যবহৃত হয়। নীহারিকা অনুকল্পের মতে, একটি দৈত্যাকার আণবিক মেঘের একটি খণ্ডাংশের অভিকর্ষীয় পতনের ফলে সৌরজগৎ গঠিত হয়েছিল। মূল মেঘটি ২০ পারসেক (৬৫ আলোকবর্ষ) প্রশস্ত ছিল, অন্যদিকে খণ্ডাংশটি ছিল মোটামুটি ১ পারসেক (সওয়া তিন আলোবর্ষ) প্রশস্ত। খণ্ডাংশগুলি আবারও ভেঙে পড়ে ০.০১-০.১ পারসেক (২,০০০-২০,০০০ জ্যো.এ.) আকারবিশিষ্ট ঘন অন্তঃস্থল গঠন করে।[ক] এই পতনশীল খণ্ডাংশগুলির একটিই (যা "প্রাক্-সৌর নীহারিকা" নামে পরিচিত) যা গঠন করে তা পরিণত হয় সৌরজগতে। এই অঞ্চলটির উপাদানসমষ্টির ভর ছিল সূর্যের ভরের (M☉) সামান্য বেশি এবং এই উপাদানসমষ্টি ছিল আজকের সূর্যের উপাদানসমষ্টিরই অনুরূপ। এই উপাদানগুলি হল মহাবিস্ফোরণ কেন্দ্রীন সংশ্লেষের ফলে উদ্ভূত হাইড্রোজেন, হিলিয়াম ও সামান্য পরিমাণে লিথিয়াম, যা এটির ভরের ৯৮ শতাংশ গঠন করেছিল। অবশিষ্ট ২ শতাংশ ভর অধিকতর ভারী মৌল দ্বারা গঠিত, যা সৃষ্টি হয় নক্ষত্রগুলির পূর্বতর প্রজন্মগুলিতে কেন্দ্রীন সংশ্লেষের দ্বারা। এই নক্ষত্রগুলির জীবদ্দশার বিলম্বিত পর্যায়ে এগুলি অধিকতর ভারী মৌলগুলিকে আন্তঃনাক্ষত্রিক মাধ্যমে উৎক্ষিপ্ত করে দেয়। মনে করা হয়, উল্কাপিণ্ডে প্রাপ্ত প্রাচীনতম প্রোতগুলি প্রাক্-সৌর নীহারিকায় উৎপন্ন প্রথম কঠিন পদার্থের চিহ্ন। এগুলির বয়স ৪৫,৬৮,২০০,০০০ বছর, যা সৌরজগতের বয়সের একটি সংজ্ঞা। প্রাচীন উল্কাপিণ্ডগুলি পরীক্ষা করে স্বল্পকাল-স্থায়ী আইসোটোপগুলির সুস্থির কন্যা নিউক্লির চিহ্ন পাওয়া গিয়েছে। উদাহরণস্বরূপ লৌহ-৬০-এর নাম করা যায়, যা শুধুমাত্র বিস্ফোরণরত স্বল্পকালস্থায়ী নক্ষত্রের উৎপন্ন হয়। এটি ইঙ্গিত করে যে নিকটে এক বা একাধিক অতিনবতারা রয়েছে। একটি অতিনবতারা থেকে আগত অভিঘাতজ তরঙ্গ সম্ভবত মেঘের মধ্যে অপেক্ষাকৃত ঘন অঞ্চল সৃষ্টি করে এই অঞ্চলগুলির পতনের কারণ হয়ে সূর্য গঠনের সূত্রপাত ঘটিয়েছিল। যেহেতু শুধুমাত্র অতিবৃহৎ ও স্বল্পকালস্থায়ী নক্ষত্রেরাই অতিনবতারা গঠন করে, সেই হেতু সূর্য নিশ্চয়ই অতিবৃহৎ নক্ষত্র উৎপাদনকারী একটি বৃহৎ নক্ষত্র-গঠনকারী অঞ্চলে উদ্ভূত হয়েছে। এই অঞ্চলটি সম্ভবত কালপুরুষ নীহারিকার অনুরূপ। কাইপার বেষ্টনীর গঠন এবং উক্ত বেষ্টনীর মধ্যে ব্যতিক্রমী পদার্থগুলির গঠন পরীক্ষা করে এই ইঙ্গিত পাওয়া গিয়েছে যে সূর্য ১,০০০ থেকে ১০,০০০ নক্ষত্রের একটি গুচ্ছের মধ্যে উৎপন্ন হয়েছিল, যে গুচ্ছটির ব্যাস ছিল ৬.৫ থেকে ১৯.৫ আলোকবর্ষের মধ্যে এবং সামগ্রিক ভর ছিল ৩,০০০ M☉। উৎপত্তির ১ কোটি ৩৫ লক্ষ থেকে ৫ কোটি ৩৫ লক্ষ বছরের মধ্যে গুচ্ছটি ভেঙে পড়তে শুরু করে। আমাদের নবীন সূর্য তার জীবনের প্রথম ১ কোটি বছরে নিকট দিয়ে অতিক্রমণকারী নক্ষত্রগুলির সঙ্গে পারস্পরিক ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়ায় রত এমন বেশ কয়েকটি সিম্যুলেশন থেকে বহিঃসৌরজগতে ব্যতিক্রমী কক্ষপথের দৃশ্য পাওয়া গিয়েছে। উদাহরণস্বরূপ বিচ্ছিন্ন বস্তুগুলির নাম করা যায়। কৌণিক ভরবেগের সংরক্ষণের ফলে পতিত হওয়ার সময় নীহারিকাগুলি দ্রুততর গতিতে আবর্তিত হয়। নীহারিকার অভ্যন্তরস্থ পদার্থ ঘনীভূত হতে থাকলে তার ভিতরকার পরমাণুগুলি ক্রমবর্ধমান পৌনঃপুনিকতায় পরস্পরের সঙ্গে সঙ্ঘাতে লিপ্ত হয়। ফলে সেগুলির গতীয় শক্তি তাপে রূপান্তরিত হয়। কেন্দ্রে, যেখানে ভরের অধিকাংশই সঞ্চিত হয়, সেই স্থানটি পারিপার্শ্বিক চাকতির তুলনায় উত্তরোত্তর উষ্ণতর হতে থাকে। প্রায় ১০০,০০০ বছরেরও বেশি সময় ধরে অভিকর্ষ, গ্যাসের চাপ, চৌম্বক ক্ষেত্র ও আবর্তনের শক্তির মধ্যে প্রতিদ্বন্দ্বিতার ফলে নীহারিকার সংকোচন ঘটে এবং তা চ্যাপ্টা হয়ে প্রায় ২০০ জ্যো.এ. ব্যাসবিশিষ্ট একটি ঘূর্ণায়মান আদিগ্রহীয় চাকতিতে পরিণত হয় এবং কেন্দ্রস্থলে একটি উত্তপ্ত ও ঘন আদিনক্ষত্র (যে নক্ষত্রে হাইড্রোজেন গালন শুরু হয়নি) গঠিত হয়। মনে করা হয় যে, বিবর্তনের এই মুহুর্ত পর্যন্ত সূর্য একটি টি টউরি নক্ষত্র হিসেবে থাকে। টি টউরি নক্ষত্রগুলি নিয়ে গবেষণা চালিয়ে দেখা গিয়েছে যে, এগুলির সংর প্রায়শই ০.০০১–০.১ M☉ ভরবিশিষ্ট প্রাক্-গ্রহীয় পদার্থের চাকতি অবস্থান করে। এই চাকতিগুলির প্রসার ঘটে কয়েকশো জ্যো.এ