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क्या कोई सीमा है कि कोई तारा कितना गर्म हो सकता है?

क्या कोई सीमा है कि कोई तारा कितना गर्म हो सकता है?


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मुझे लगता है कि आकार तथा द्रव्यमान से संबंध न रखें तापमान, लेकिन फिर ये कारक आंतरिक दबाव में योगदान करते हैं।

मैं जानना चाहूंगा कि क्या इसकी कोई सीमा है एक तारा कितना गर्म हो सकता है और कौन सा तंत्र किसी तारे को असामान्य रूप से गर्म करने के लिए प्रेरित कर सकता है.

मुझे यह भी पता है कि लेजर में नकारात्मक तापमान सकारात्मक तापमान से अधिक गर्म होता है, और क्या कोई तारा नकारात्मक तापमान उत्पन्न कर सकता है?


हाँ, एक सीमा है। यदि विकिरण दाब प्रवणता स्थानीय गुरुत्वाकर्षण से गुणा किए गए स्थानीय घनत्व से अधिक है, तो कोई संतुलन संभव नहीं है।

विकिरण दबाव तापमान की चौथी शक्ति पर निर्भर करता है। विकिरण दबाव प्रवणता इसलिए तापमान प्रवणता से गुणा तापमान की तीसरी शक्ति पर निर्भर करती है।

इसलिए स्थिरता के लिए $$ T^3 frac{dT}{dr} leq alpha ho g,$$ जहां $ ho$ घनत्व है, $g$ स्थानीय गुरुत्वाकर्षण है और $alpha$ कुछ संग्रह है भौतिक स्थिरांक, जिसमें विकिरण के लिए सामग्री कितनी अपारदर्शी है, शामिल है। क्योंकि तारों में तापमान प्रवणता होनी चाहिए (वे बाहर की तुलना में अंदर से अधिक गर्म होते हैं) यह प्रभावी रूप से तापमान की ऊपरी सीमा रखता है। यह वह है जो सबसे बड़े सितारों की सतह के तापमान के लिए लगभग 60,000-70,000 K की ऊपरी सीमा निर्धारित करता है, जो कि विकिरण दबाव का प्रभुत्व है।

उच्च घनत्व या उच्च गुरुत्वाकर्षण वाले क्षेत्रों में, विकिरण दबाव ऐसा कोई मुद्दा नहीं है और तापमान बहुत अधिक हो सकता है। सफेद बौने तारों (उच्च घनत्व और गुरुत्वाकर्षण) की सतह का तापमान 100,000 K हो सकता है, न्यूट्रॉन सितारों की सतह एक मिलियन K से अधिक हो सकती है।

बेशक तारकीय अंदरूनी बहुत सघन हैं और फलस्वरूप बहुत अधिक गर्म हो सकते हैं। वहां का अधिकतम तापमान इस बात से नियंत्रित होता है कि विकिरण या संवहन द्वारा कितनी जल्दी गर्मी को बाहर की ओर ले जाया जा सकता है। $sim 10^{11}$ K का उच्चतम तापमान कोर-पतन सुपरनोवा के केंद्रों पर पहुंच जाता है। आमतौर पर, ये तापमान किसी तारे में अप्राप्य होते हैं क्योंकि न्यूट्रिनो द्वारा शीतलन ऊर्जा को अत्यधिक प्रभावी ढंग से दूर ले जा सकता है। CCSn के अंतिम सेकंड में, घनत्व इतना अधिक हो जाता है कि न्यूट्रिनो फंस जाते हैं और इसलिए पतन द्वारा जारी गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा स्वतंत्र रूप से नहीं बच सकती - इसलिए उच्च तापमान।

जहाँ तक आपके प्रश्न के अंतिम भाग का प्रश्न है, हाँ कुछ विकसित तारों के लिफाफे में खगोल-भौतिकीय द्रव्यमान पाए गए हैं। पंपिंग तंत्र पर अभी भी बहस चल रही है। ऐसे मासरों का चमक तापमान ऊपर चर्चा की गई किसी भी चीज़ की तुलना में बहुत अधिक हो सकता है।


न्यूट्रॉन सितारे

अपने `उछाल`' के बाद, तारे का कोर कसकर भरे न्यूट्रॉन के एक गोले के रूप में बस जाता है, जिसे एक के रूप में जाना जाता है न्यूट्रॉन स्टार. एक न्यूट्रॉन स्टार को एक एकल परमाणु नाभिक (लगभग 10 57 न्यूट्रॉन युक्त) के रूप में माना जा सकता है, जिसमें 1 और 3 सौर द्रव्यमान के बीच द्रव्यमान होता है, जो त्रिज्या में 5 से 20 किलोमीटर के क्षेत्र में पैक किया जाता है। चीजों को परिप्रेक्ष्य में रखने के लिए, एक न्यूट्रॉन स्टार कोलंबस के चारों ओर बेल्टवे जितना बड़ा है।

  • तेजी से घूर्णन: सूर्य के लिए 1 घूर्णन/माह की तुलना में 1000 घूर्णन/सेकंड तक।
  • दृढ़ता से चुंबकीय: सूर्य के लिए औसतन 1 गॉस (और पृथ्वी के लिए 0.5 गॉस) की तुलना में 1 ट्रिलियन गॉस तक।
  • बहुत गर्म: प्रारंभ में सतह पर 1,000,000 केल्विन, सूर्य के लिए 5800 केल्विन की तुलना में।

(२) न्यूट्रॉन तारा एक कॉम्पैक्ट वस्तु है जो पतित-न्यूट्रॉन दबाव द्वारा समर्थित है।

1 टन/सेमी 3 के घनत्व पर, इलेक्ट्रॉन पतित होते हैं, और पतित-इलेक्ट्रॉन दबाव प्रदान करते हैं।

400 मिलियन टन/सेमी 3 के घनत्व पर, न्यूट्रॉन अंत में पतित होते हैं, और प्रदान करते हैं पतित-न्यूट्रॉन दबाव.

न्यूट्रॉन तारे की आंतरिक संरचना काफी अनिश्चित होती है। (हम इस बारे में बहुत कुछ नहीं जानते हैं कि इन आश्चर्यजनक उच्च घनत्वों पर पदार्थ कैसे व्यवहार करता है।) एक प्रस्तावित मॉडल इस तरह दिखता है:

जिस प्रकार श्वेत बौने के द्रव्यमान की एक ऊपरी सीमा होती है, उसी प्रकार न्यूट्रॉन तारे के द्रव्यमान की एक ऊपरी सीमा होती है। सफेद बौनों में M > 1.4 M . नहीं हो सकतारवि इस द्रव्यमान के ऊपर, पतन को रोकने के लिए पतित-इलेक्ट्रॉन दबाव अपर्याप्त है। न्यूट्रॉन सितारों में M > 3 M . नहीं हो सकतारवि इस द्रव्यमान के ऊपर, पतन को रोकने के लिए पतित-न्यूट्रॉन दबाव अपर्याप्त है (न्यूट्रॉन सितारों के लिए ऊपरी द्रव्यमान सीमा काफी अनिश्चित है)। यदि कोई घनी वस्तु इतनी विशाल है कि वह एक सफेद बौना या न्यूट्रॉन तारा नहीं है, तो यह ब्लैक होल टाइम है (अगले सप्ताह ब्लैक होल के बारे में और अधिक ..)

  • आर = 15 किमी = 0.00002 आररवि
  • टी = 1,000,000 के = 170 टीरवि
  • इसलिए, एल = (0.00002) 2 (170) 4 एलरवि = 0.3 एलरवि

(३) तेजी से घूमने वाले, अत्यधिक चुंबकीय न्यूट्रॉन तारे विकिरण के संकीर्ण पुंजों का उत्सर्जन करते हैं।

आवेशित कण न्यूट्रॉन तारे के उत्तर और दक्षिण चुंबकीय ध्रुवों की चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं का अनुसरण करते हैं। (याद रखें, जब मैंने सूर्य के चुंबकीय क्षेत्र पर चर्चा की, तो मैंने बताया कि आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के साथ-साथ उनके लंबवत होने के बजाय सबसे आसानी से चलते हैं।) त्वरित कण तीव्र लेकिन संकीर्ण होते हैं। बीम विकिरण, दो चुंबकीय ध्रुवों से दूर की ओर इशारा करते हुए। हम इन प्रकाश पुंजों में से एक को तभी देख सकते हैं जब वह हमारी ओर इशारा कर रहा हो, जैसे हम प्रकाश को टॉर्च से तभी देखते हैं जब वह हमारी ओर इशारा कर रहा होता है।

एक जटिल कारक यह है कि पृथ्वी की तरह न्यूट्रॉन तारे पर, चुंबकीय ध्रुव के साथ मेल नहीं खाते घूर्णी ध्रुव. इस प्रकार, चुंबकीय ध्रुवों से दूर जाने वाले विकिरण के पुंज न्यूट्रॉन तारे के घूर्णन अक्ष के कोण पर होते हैं, क्योंकि न्यूट्रॉन तारा घूमता है, किरणें एक शंकु में घूमती हैं। यदि अंतरिक्ष में हमारे स्थान पर कोई किरण पुंज जाती है, तो हमें प्रकाश की एक संक्षिप्त चमक दिखाई देती है। (इसे कभी-कभी ``लाइटहाउस प्रभाव'' के रूप में जाना जाता है। यदि आप रात में किनारे से नीचे होते हैं, तो आप देखते हैं कि प्रकाशस्तंभ टिमटिमाते हुए प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं। ऐसा इसलिए नहीं है क्योंकि प्रकाशस्तंभ में दीपक बंद और चालू है, बल्कि इसलिए कि यह एक सर्चलाइट के अंदर जो चारों ओर और चारों ओर घुमाया जाता है। जैसे ही सर्चलाइट से प्रकाश की किरण आपके स्थान पर फैलती है, आपको प्रकाश की एक संक्षिप्त फ्लैश दिखाई देती है।)


अंतर्वस्तु

1956 में, खगोलविदों पर्व और ठाकरे ने इस शब्द का इस्तेमाल किया सुपर-सुपरजायंट (बाद में हाइपरजायंट में बदल गया) सितारों के लिए एक पूर्ण परिमाण वाले सितारों के लिए वी = −7 (बोल बहुत ठंडे और बहुत गर्म तारों के लिए बड़ा होगा, उदाहरण के लिए B0 हाइपरजायंट के लिए कम से कम -9.7)। 1971 में, कीनन ने सुझाव दिया कि इस शब्द का उपयोग केवल सुपरजाइंट्स के लिए किया जाएगा जो Hα में कम से कम एक व्यापक उत्सर्जन घटक दिखाते हैं, जो एक विस्तारित तारकीय वातावरण या अपेक्षाकृत बड़े द्रव्यमान हानि दर को दर्शाता है। कीनन मानदंड आज वैज्ञानिकों द्वारा सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला मानदंड है। [1]

हाइपरजायंट के रूप में वर्गीकृत होने के लिए, एक तारा अत्यधिक चमकदार होना चाहिए और वायुमंडलीय अस्थिरता और उच्च द्रव्यमान हानि को दर्शाने वाले वर्णक्रमीय हस्ताक्षर होने चाहिए। इसलिए एक गैर-हाइपरजायंट, सुपरजायंट स्टार के लिए एक ही वर्णक्रमीय वर्ग के हाइपरजेंट के समान या उच्च चमक होना संभव है। हाइपरजायंट्स से अपेक्षा की जाती है कि वे अपनी वर्णक्रमीय रेखाओं की एक विशेषता चौड़ीकरण और लाल-स्थानांतरण करें, जो एक विशिष्ट वर्णक्रमीय आकार का निर्माण करते हैं जिसे P Cygni प्रोफ़ाइल के रूप में जाना जाता है। हाइड्रोजन उत्सर्जन लाइनों का उपयोग सबसे अच्छे हाइपरजाइंट्स को परिभाषित करने में मददगार नहीं है, और इन्हें बड़े पैमाने पर चमक द्वारा वर्गीकृत किया जाता है क्योंकि वर्ग के लिए बड़े पैमाने पर नुकसान लगभग अपरिहार्य है।

लगभग 25 M . से ऊपर के प्रारंभिक द्रव्यमान वाले तारे जल्दी से मुख्य अनुक्रम से दूर चले जाते हैं और नीले सुपरजायंट बनने के लिए कुछ हद तक चमक में वृद्धि करते हैं। वे लाल सुपरजायंट बनने के लिए लगभग स्थिर चमक पर ठंडा और बड़ा हो जाते हैं, फिर अनुबंध और तापमान में वृद्धि के रूप में बाहरी परतों को उड़ा दिया जाता है। वे एक या अधिक "ब्लू लूप्स" को आगे और पीछे की ओर "उछाल" सकते हैं, फिर भी काफी स्थिर चमक पर, जब तक कि वे सुपरनोवा के रूप में विस्फोट नहीं करते हैं या वुल्फ-रेएट स्टार बनने के लिए अपनी बाहरी परतों को पूरी तरह से बहा देते हैं। लगभग ४० M . से ऊपर के प्रारंभिक द्रव्यमान वाले तारे एक स्थिर विस्तारित वातावरण विकसित करने के लिए बस बहुत चमकदार हैं और इसलिए वे लाल सुपरजायंट बनने के लिए पर्याप्त रूप से ठंडा नहीं होते हैं। सबसे बड़े तारे, विशेष रूप से तेजी से घूमने वाले सितारे, संवहन और मिश्रण में वृद्धि के साथ, इन चरणों को छोड़ सकते हैं और सीधे वुल्फ-रेयेट चरण में जा सकते हैं।

इसका मतलब यह है कि हर्ट्ज़स्प्रंग-रसेल आरेख के शीर्ष पर स्थित तारे जहां हाइपरजायंट पाए जाते हैं, मुख्य अनुक्रम से नए विकसित हो सकते हैं और अभी भी उच्च द्रव्यमान के साथ, या बहुत अधिक विकसित पोस्ट-रेड सुपरजायंट सितारे जो अपने प्रारंभिक द्रव्यमान का एक महत्वपूर्ण अंश खो चुके हैं , और इन वस्तुओं को केवल उनकी चमक और तापमान के आधार पर अलग नहीं किया जा सकता है। शेष हाइड्रोजन के उच्च अनुपात वाले उच्च द्रव्यमान वाले तारे अधिक स्थिर होते हैं, जबकि कम द्रव्यमान वाले पुराने सितारों और भारी तत्वों के उच्च अनुपात में विकिरण दबाव बढ़ने और गुरुत्वाकर्षण आकर्षण में कमी के कारण कम स्थिर वातावरण होता है। ये माना जाता है कि एडिंगटन सीमा के पास और तेजी से घटने वाले द्रव्यमान के पास हाइपरजाइंट्स हैं।

माना जाता है कि पीले हाइपरजाइंट्स को आमतौर पर पोस्ट-रेड सुपरजायंट स्टार माना जाता है जो पहले ही अपने अधिकांश वायुमंडल और हाइड्रोजन को खो चुके हैं। लगभग समान चमक वाले कुछ और स्थिर उच्च द्रव्यमान वाले पीले सुपरजायंट्स को जाना जाता है और माना जाता है कि वे लाल सुपरजायंट चरण की ओर विकसित हो रहे हैं, लेकिन ये दुर्लभ हैं क्योंकि यह एक तीव्र संक्रमण होने की उम्मीद है। क्योंकि पीले हाइपरजायंट्स पोस्ट-रेड सुपरजायंट सितारे हैं, उनकी चमक की ऊपरी सीमा लगभग 500,000-750,000 एल है। , लेकिन नीले हाइपरजायंट बहुत अधिक चमकदार हो सकते हैं, कभी-कभी कई मिलियन L .

लगभग सभी हाइपरजायंट अपने अंदरूनी हिस्सों में अस्थिरता के कारण समय के साथ चमक में भिन्नता प्रदर्शित करते हैं, लेकिन ये दो अलग अस्थिरता क्षेत्रों को छोड़कर छोटे हैं जहां चमकदार नीले चर (एलबीवी) और पीले हाइपरजायंट पाए जाते हैं। उनके उच्च द्रव्यमान के कारण, खगोलीय समय-सारिणी में एक हाइपरजायंट का जीवनकाल बहुत कम होता है: सूर्य जैसे सितारों के लिए लगभग 10 अरब वर्षों की तुलना में केवल कुछ मिलियन वर्ष। हाइपरजायंट्स केवल तारे के निर्माण के सबसे बड़े और घने क्षेत्रों में बनाए जाते हैं और उनके छोटे जीवन के कारण, उनकी अत्यधिक चमक के बावजूद केवल एक छोटी संख्या को जाना जाता है जो उन्हें पड़ोसी आकाशगंगाओं में भी पहचानने की अनुमति देता है। एलबीवी जैसे कुछ चरणों में बिताया गया समय कुछ हज़ार वर्षों जितना छोटा हो सकता है। [2] [3]

जैसे-जैसे सितारों की चमक द्रव्यमान के साथ बहुत बढ़ जाती है, हाइपरजायंट्स की चमक अक्सर एडिंगटन सीमा के बहुत करीब होती है, जो कि वह चमक है जिस पर तारे के बाहर की ओर फैलने वाला विकिरण दबाव तारे के गुरुत्वाकर्षण के बल के बराबर होता है जो तारे को अंदर की ओर गिराता है। इसका मतलब यह है कि हाइपरजायंट के फोटोस्फीयर से गुजरने वाला विकिरण प्रवाह लगभग इतना मजबूत हो सकता है कि वह फोटोस्फीयर को उठा सके। एडिंगटन सीमा से ऊपर, तारा इतना अधिक विकिरण उत्पन्न करेगा कि इसकी बाहरी परतों के कुछ हिस्सों को बड़े पैमाने पर विस्फोटों में फेंक दिया जाएगा यह प्रभावी रूप से लंबे समय तक उच्च चमक पर चमकने से तारे को प्रतिबंधित करेगा।

सातत्य से चलने वाली हवा की मेजबानी के लिए एक अच्छा उम्मीदवार एटा कैरिना है, जो अब तक देखे गए सबसे बड़े सितारों में से एक है। लगभग 130 सौर द्रव्यमान के अनुमानित द्रव्यमान और सूर्य के चार मिलियन गुना चमक के साथ, खगोल भौतिकविदों का अनुमान है कि एटा कैरिने कभी-कभी एडिंगटन सीमा से अधिक हो सकती है। [४] पिछली बार १८४०-१८६० में देखे गए विस्फोटों की एक श्रृंखला हो सकती है, जो तारकीय हवाओं की अनुमति की हमारी वर्तमान समझ की तुलना में बड़े पैमाने पर नुकसान की दर तक पहुंचती है। [५]

लाइन-चालित तारकीय हवाओं के विपरीत (अर्थात, बड़ी संख्या में संकीर्ण वर्णक्रमीय रेखाओं में तारे से प्रकाश को अवशोषित करके संचालित), सातत्य ड्राइविंग के लिए "धातु" परमाणुओं की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है - हाइड्रोजन और हीलियम के अलावा अन्य परमाणु, जो ऐसी कुछ पंक्तियाँ हैं — प्रकाशमंडल में। यह महत्वपूर्ण है, क्योंकि अधिकांश विशाल तारे भी बहुत धातु-गरीब होते हैं, जिसका अर्थ है कि प्रभाव को धात्विकता से स्वतंत्र रूप से काम करना चाहिए। तर्क की एक ही पंक्ति में, बिग बैंग के ठीक बाद सितारों की पहली पीढ़ी के लिए भी निरंतर ड्राइविंग ऊपरी द्रव्यमान सीमा में योगदान दे सकती है, जिसमें कोई धातु नहीं थी।

बड़े पैमाने पर विस्फोटों की व्याख्या करने के लिए एक अन्य सिद्धांत, उदाहरण के लिए, एटा कैरिने एक गहराई से स्थित हाइड्रोडायनामिक विस्फोट का विचार है, जो स्टार की बाहरी परतों के कुछ हिस्सों को नष्ट कर देता है। विचार यह है कि एडिंगटन सीमा से नीचे की चमक पर भी, स्टार की आंतरिक परतों में अपर्याप्त गर्मी संवहन होगा, जिसके परिणामस्वरूप घनत्व में उलटा संभावित रूप से बड़े पैमाने पर विस्फोट हो सकता है। हालांकि, सिद्धांत की बहुत अधिक खोज नहीं की गई है, और यह अनिश्चित है कि क्या यह वास्तव में हो सकता है। [6]

हाइपरजायंट सितारों से जुड़ा एक अन्य सिद्धांत एक छद्म-फोटोस्फीयर बनाने की क्षमता है, जो एक गोलाकार ऑप्टिकल रूप से घनी सतह है जो वास्तव में तारे की वास्तविक सतह होने के बजाय तारकीय हवा द्वारा बनाई जाती है। इस तरह का छद्म-प्रकाशमंडल बाहर की ओर जाने वाली घनी हवा के नीचे की गहरी सतह की तुलना में काफी ठंडा होगा। यह "लापता" मध्यवर्ती-चमकदार एलबीवी और लगभग समान चमक और ठंडे तापमान पर पीले हाइपरजायंट्स की उपस्थिति के लिए अनुमान लगाया गया है। पीले हाइपरजायंट्स वास्तव में एलबीवी हैं जिन्होंने एक छद्म प्रकाशमंडल का गठन किया है और इसलिए जाहिर तौर पर कम तापमान है। [7]

हाइपरजाइंट्स विकसित होते हैं, उच्च चमक, उच्च द्रव्यमान वाले तारे जो एचआर आरेख के समान या समान क्षेत्रों में विभिन्न वर्गीकरणों वाले सितारों में होते हैं। यह हमेशा स्पष्ट नहीं होता है कि अलग-अलग वर्गीकरण विभिन्न प्रारंभिक स्थितियों वाले सितारों का प्रतिनिधित्व करते हैं, एक विकासवादी ट्रैक के विभिन्न चरणों में सितारे, या हमारे अवलोकनों का सिर्फ एक आर्टिफैक्ट है। घटना की व्याख्या करने वाले खगोलभौतिकीय मॉडल [८] [९] समझौते के कई क्षेत्रों को दर्शाते हैं। फिर भी कुछ अंतर ऐसे हैं जो जरूरी नहीं कि विभिन्न प्रकार के तारों के बीच संबंध स्थापित करने में सहायक हों।

हालांकि अधिकांश सुपरजायंट सितारे समान तापमान वाले हाइपरजायंट्स की तुलना में कम चमकदार होते हैं, कुछ समान चमक सीमा के भीतर आते हैं। [१०] हाइपरजायंट्स की तुलना में साधारण सुपरजायंट्स में अक्सर मजबूत हाइड्रोजन उत्सर्जन की कमी होती है जिनकी विस्तृत वर्णक्रमीय रेखाएं महत्वपूर्ण द्रव्यमान हानि का संकेत देती हैं। विकसित निचले द्रव्यमान वाले सुपरजायंट लाल सुपरजायंट चरण से वापस नहीं आते हैं, या तो सुपरनोवा के रूप में विस्फोट करते हैं या एक सफेद बौने को पीछे छोड़ते हैं।

चमकदार नीले चर अत्यधिक चमकदार गर्म सितारों का एक वर्ग है जो विशिष्ट वर्णक्रमीय भिन्नता प्रदर्शित करते हैं। वे अक्सर एक "मौन" क्षेत्र में झूठ बोलते हैं, जिसमें गर्म तारे आम तौर पर अधिक चमकदार होते हैं, लेकिन समय-समय पर बड़े सतह विस्फोट से गुजरते हैं और एक संकीर्ण क्षेत्र में चले जाते हैं जहां सभी चमकदार सितारों का तापमान लगभग समान होता है, लगभग 8,000K। [११] यह "सक्रिय" क्षेत्र अस्थिर "शून्य" के गर्म किनारे के पास है जहां पीले हाइपरजायंट पाए जाते हैं, कुछ ओवरलैप के साथ। यह स्पष्ट नहीं है कि क्या येलो हाइपरजायंट कभी एलबीवी बनने के लिए अस्थिरता शून्य से आगे निकलने का प्रबंधन करते हैं या सुपरनोवा के रूप में विस्फोट करते हैं। [१२] [१३]

ब्लू हाइपरजाइंट्स एचआर डायग्राम के उन्हीं हिस्सों में पाए जाते हैं, जिनमें एलबीवी होते हैं, लेकिन जरूरी नहीं कि वे एलबीवी वेरिएशन दिखाते हों। कुछ लेकिन सभी एलबीवी कम से कम कुछ समय में हाइपरजायंट स्पेक्ट्रा की विशेषताओं को नहीं दिखाते हैं, [१४] [१५] लेकिन कई लेखक सभी एलबीवी को हाइपरजाइंट वर्ग से बाहर कर देंगे और उनका अलग से इलाज करेंगे। [१६] ब्लू हाइपरजायंट्स जो एलबीवी विशेषताओं को नहीं दिखाते हैं, वे एलबीवी, या इसके विपरीत, या दोनों के पूर्वज हो सकते हैं। [१७] कम द्रव्यमान वाले एलबीवी कूल हाइपरजायंट्स से या उनके लिए एक संक्रमणकालीन अवस्था हो सकती है या विभिन्न प्रकार की वस्तु हो सकती है। [17] [18]

वुल्फ-रेएट तारे बेहद गर्म तारे हैं जो अपनी बाहरी परतों को बहुत अधिक या सभी खो चुके हैं। WNL एक शब्द है जिसका उपयोग देर से चरण (यानी कूलर) वुल्फ-रेयेट सितारों के लिए किया जाता है, जिसमें नाइट्रोजन का प्रभुत्व होता है। यद्यपि इन्हें आम तौर पर पर्याप्त द्रव्यमान हानि के बाद हाइपरजायंट सितारों तक पहुंचने वाला चरण माना जाता है, यह संभव है कि हाइड्रोजन समृद्ध डब्ल्यूएनएल सितारों का एक छोटा समूह वास्तव में नीले हाइपरजायंट्स या एलबीवी के पूर्वज हैं। ये निकट से संबंधित ओपे (ओ-टाइप स्पेक्ट्रा प्लस एच, हे, और एन उत्सर्जन लाइनें, और अन्य विशिष्टताएं) और डब्ल्यूएन 9 (सबसे अच्छे नाइट्रोजन वुल्फ-रेयेट सितारे) हैं जो उच्च द्रव्यमान मुख्य-अनुक्रम सितारों के बीच एक संक्षिप्त मध्यवर्ती चरण हो सकते हैं। और हाइपरजायंट्स या एलबीवी। डब्ल्यूएनएल स्पेक्ट्रा के साथ मौन एलबीवी देखे गए हैं और स्पष्ट ओपे / डब्ल्यूएनएल सितारे नीले हाइपरजायंट स्पेक्ट्रा दिखाने के लिए बदल गए हैं। उच्च घूर्णन दर के कारण बड़े तारे अपने वायुमंडल को जल्दी से बहा देते हैं और मुख्य अनुक्रम से सुपरजायंट तक जाने से रोकते हैं, इसलिए ये सीधे वुल्फ-रेयेट सितारे बन जाते हैं। वुल्फ रेयेट सितारे, स्लैश सितारे, कूल स्लैश सितारे (उर्फ WN10/11), ओफ़्पे, ऑफ़ + और ऑफ़ * सितारों को हाइपरजाइंट्स नहीं माना जाता है। यद्यपि वे चमकदार होते हैं और अक्सर उनके पास मजबूत उत्सर्जन रेखाएं होती हैं, उनके पास अपने स्वयं के विशिष्ट स्पेक्ट्रा होते हैं। [19]

उनकी दुर्लभता के कारण हाइपरजायंट्स का अध्ययन करना मुश्किल है। कई हाइपरजाइंट्स में अत्यधिक परिवर्तनशील स्पेक्ट्रा होते हैं, लेकिन उन्हें यहां व्यापक वर्णक्रमीय वर्गों में बांटा गया है।

चमकदार नीले चर संपादित करें

कुछ चमकदार नीले चरों को उनके भिन्नता के चक्र के कम से कम भाग के दौरान हाइपरजायंट्स के रूप में वर्गीकृत किया जाता है:


आदत के लिए भी ग्रह आकार पदार्थ।

रहने योग्य माने जाने के लिए, किसी ग्रह को तरल पानी की आवश्यकता होती है। जीवन की सबसे छोटी इकाई कोशिकाओं को अपने कार्यों को करने के लिए पानी की आवश्यकता होती है। तरल पानी के अस्तित्व के लिए, ग्रह का तापमान सही होना चाहिए। लेकिन ग्रह के आकार के बारे में कैसे?

पर्याप्त द्रव्यमान के बिना किसी ग्रह के पास अपने पानी को धारण करने के लिए पर्याप्त गुरुत्वाकर्षण नहीं होगा। एक नया अध्ययन यह समझने की कोशिश करता है कि आकार किसी ग्रह की अपने पानी को धारण करने की क्षमता को कैसे प्रभावित करता है, और इसके परिणामस्वरूप, इसकी रहने की क्षमता।

किसी ग्रह को रहने योग्य बनाने का मुद्दा एक सतत बहस है। न केवल एक्सोप्लैनेट के लिए, बल्कि हमारे अपने सौर मंडल के भविष्य के कुछ चंद्रमाओं के लिए भी। वैज्ञानिकों के पास एक बहुत अच्छा विचार है कि तरल पानी को बनाए रखने के लिए किसी ग्रह को अपने तारे से कितनी ऊर्जा प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। इसने 'गोल्डीलॉक्स ज़ोन' की लोकप्रिय धारणा को जन्म दिया, या परिस्थितिजन्य रहने योग्य क्षेत्र, निकटता की एक सीमा जो किसी ग्रह पर तरल पानी के बने रहने के लिए एक तारे से न तो बहुत करीब है और न ही बहुत दूर है।

रहने योग्य क्षेत्रों में एक्सोप्लैनेट की खोज तेज होने के साथ, और जैसे-जैसे हमें एक्सोप्लैनेट का अधिक विस्तार से अध्ययन करने के लिए बेहतर टेलीस्कोप और तकनीकें मिलती हैं, वैज्ञानिकों को इस बात पर अधिक बाधाओं की आवश्यकता होती है कि कौन से ग्रह संसाधनों का अवलोकन करने में खर्च करें। जैसा कि यह पेपर दिखाता है, किसी ग्रह का द्रव्यमान एक उपयोगी फ़िल्टर हो सकता है।

नए पेपर का शीर्षक है “एटमॉस्फेरिक इवोल्यूशन ऑन लो-ग्रेविटी वाटरवर्ल्ड्स।” यह द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल में प्रकाशित हुआ है। मुख्य लेखक एमआईटी में स्नातक छात्र कॉन्स्टेंटिन डब्ल्यू अर्न्शेड हैं।

इसकी सतह पर तरल पानी बनाए रखने के लिए, और एक वायुमंडल, एक एक्सोप्लैनेट या एक्सोमून में पर्याप्त द्रव्यमान होना चाहिए, अन्यथा वह पानी और वातावरण बस अंतरिक्ष में बह जाएगा। और जीवन के प्रकट होने के लिए इसे अपने पानी पर काफी देर तक पकड़ना पड़ता है। ऐसा होने के लिए खगोलविद एक अरब साल के बॉलपार्क आंकड़े का उपयोग करते हैं।

"जब लोग रहने योग्य क्षेत्र के आंतरिक और बाहरी किनारों के बारे में सोचते हैं, तो वे इसके बारे में केवल स्थानिक रूप से सोचते हैं, जिसका अर्थ है कि ग्रह तारे के कितना करीब है," पेपर के पहले लेखक कॉन्स्टेंटिन अर्न्शेड ने कहा। “लेकिन वास्तव में, वास क्षमता के कई अन्य चर भी हैं, जिनमें द्रव्यमान भी शामिल है। ग्रह के आकार के संदर्भ में रहने की क्षमता के लिए निचली सीमा निर्धारित करना हमें रहने योग्य एक्सोप्लैनेट और एक्सोमून के लिए हमारे चल रहे शिकार में एक महत्वपूर्ण बाधा देता है।”

एक तारे के चारों ओर “Goldilocks” क्षेत्र है जहां कोई ग्रह न तो बहुत गर्म होता है और न ही बहुत ठंडा होता है जो तरल पानी का समर्थन करता है। लेकिन नए शोध से पता चलता है कि ग्रहों को न केवल रहने योग्य माना जाने के लिए सही निकटता सीमा में होना चाहिए, उनके पास पर्याप्त द्रव्यमान होना चाहिए। पेटीगुरा/यूसी बर्कले, हावर्ड/यूएच-मनोआ, मार्सी/यूसी बर्कले द्वारा चित्रण।

रहने योग्य क्षेत्र का आकार और सीमा तारे पर निर्भर करती है। लाल बौने जैसा छोटा, कम ऊर्जावान तारा हमारे सूर्य जैसे बड़े तारे की तुलना में अपने आप में एक रहने योग्य क्षेत्र बनाता है। यह अच्छी तरह से समझ में आता है। यदि कोई ग्रह तारे से बहुत दूर है, तो पानी जम जाता है। बहुत करीब, और भगोड़ा ग्रीनहाउस प्रभाव होता है, और पानी भाप में बदल जाता है, और अंतरिक्ष में उबल सकता है।

लेकिन छोटे, कम द्रव्यमान वाले ग्रहों के लिए और भी बहुत कुछ चल रहा है। वे भगोड़े ग्रीनहाउस प्रभाव का विरोध करने में सक्षम हो सकते हैं।

जैसे ही कम द्रव्यमान वाला ग्रह गर्म होता है, वातावरण का विस्तार होता है। यह अपने चारों ओर के ग्रह के आकार के सापेक्ष बड़ा हो जाता है। इसके दो प्रभाव हैं: बढ़े हुए सतह के आकार का मतलब है कि वातावरण पहले की तुलना में अधिक ऊर्जा को अवशोषित कर सकता है, और यह पहले की तुलना में अधिक ऊर्जा का विकिरण भी कर सकता है।

शोधकर्ताओं के अनुसार, इसका समग्र परिणाम यह है कि विस्तारित वातावरण भगोड़े ग्रीनहाउस प्रभाव को रोकता है, और वे अपनी सतह के तरल पानी को बनाए रख सकते हैं। इसका मतलब है कि वे अपना पानी खोए बिना अपने तारे के करीब हो सकते हैं, जिससे छोटे एक्सोप्लैनेट के लिए गोल्डीलॉक्स क्षेत्र का विस्तार हो सकता है।

पाठ्यक्रम की एक सीमा है। यदि कोई कम द्रव्यमान वाला ग्रह बहुत छोटा है, तो उसके पास पर्याप्त गुरुत्वाकर्षण नहीं होगा, और वातावरण दूर हो जाएगा, और पानी या तो इसके साथ छीन लिया जाएगा, या सतह पर जम जाएगा। इसका मतलब है कि जीवन की संभावनाएं धुंधली हैं। शोधकर्ताओं का कहना है कि किसी ग्रह के रहने योग्य होने के लिए एक महत्वपूर्ण निचली सीमा है। इसका मतलब है कि न केवल तारे से निकटता का एक बैंड है जो किसी ग्रह की रहने की क्षमता को निर्धारित करता है, एक आकार सीमा भी है।

सीधे शब्दों में कहें, एक ग्रह रहने योग्य होने के लिए बहुत छोटा हो सकता है, भले ही वह गोल्डीलॉक्स क्षेत्र में हो।

यह चित्रण ग्रह के द्रव्यमान के संदर्भ में रहने की क्षमता के लिए निचली सीमा को दर्शाता है। यदि कोई वस्तु पृथ्वी के द्रव्यमान के 2.7 प्रतिशत से कम है, तो उसका वायुमंडल सतही तरल पानी विकसित करने का मौका मिलने से पहले ही बच जाएगा (हार्वर्ड सीएएस का चित्रण सौजन्य)।

Arnscheidt और अध्ययन के अन्य लेखकों के अनुसार, वह महत्वपूर्ण आकार, पृथ्वी के द्रव्यमान का 2.7 प्रतिशत है। वे कहते हैं कि इससे छोटा कोई भी, और ग्रह अपने वायुमंडल और पानी को लंबे समय तक धारण करने में सक्षम नहीं होगा ताकि जीवन प्रकट हो सके। संदर्भ के लिए, चंद्रमा पृथ्वी के द्रव्यमान का १.२ प्रतिशत है, और बुध ५.५३ प्रतिशत है।

शोधकर्ता धूमकेतु जैसे ग्रहों का एक उदाहरण के रूप में उपयोग करते हैं। धूमकेतु में बहुत सारा पानी होता है, जो सूर्य के निकट आने पर उच्चीकृत हो जाता है। लेकिन उनके पास उस वाष्प को धारण करने के लिए आवश्यक द्रव्यमान की कमी होती है, और वे कभी भी वातावरण नहीं बना सकते। पानी अंतरिक्ष में खो गया है। तो एक ग्रह जो बहुत छोटा था, भले ही उसके पास बहुत सारा पानी हो, वह कभी भी उस पर नहीं टिकेगा।

शोधकर्ताओं ने दो अलग-अलग प्रकार के सितारों के आसपास कम द्रव्यमान वाले ग्रह के रहने योग्य क्षेत्र का अनुमान लगाने के लिए मॉडल का इस्तेमाल किया: एक एम-प्रकार, या लाल बौना तारा, और हमारे सूर्य जैसा जी-प्रकार का तारा।

एक कलाकार का एक एक्सोप्लैनेट का चित्रण और उसका चंद्रमा एक लाल बौने तारे की परिक्रमा करता है। नासा/हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स/डी. एगुइलर – http://www.nasa.gov/sites/default/files/reddwarfplanet_cfa_full_1.jpg, पब्लिक डोमेन, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=31666101

उन्होंने हमारे अपने सौर मंडल में रहने की क्षमता के एक और लंबे समय से चले आ रहे प्रश्न को भी हल किया होगा। बृहस्पति के चंद्रमाओं गेनीमेड, कैलिस्टो और यूरोपा में बर्फ की परतों के नीचे फंसे हुए तरल पानी की प्रचुरता है। खगोलविदों ने सोचा है कि क्या वे रहने योग्य होंगे जब सूर्य अपने तारकीय भविष्य में किसी बिंदु पर अधिक ऊर्जा विकिरण करता है। लेकिन लेखकों के काम के अनुसार, उनके पास उस पानी को पकड़ने के लिए द्रव्यमान की कमी है, भले ही वे पर्याप्त गर्म हो गए हों। गैनीमीड पृथ्वी के 2.5% द्रव्यमान के करीब आता है, लेकिन यह इतना छोटा है कि यह “धूमकेतु जैसा” हो सकता है और अंतरिक्ष में अपना सारा पानी खो देता है।

पर्यावरण विज्ञान के एसोसिएट प्रोफेसर रॉबिन वर्ड्सवर्थ ने कहा, "जीवन की खोज में कम द्रव्यमान वाले जल जगत एक आकर्षक संभावना है, और यह पेपर दिखाता है कि पृथ्वी जैसे ग्रहों की तुलना में उनके व्यवहार की तुलना कितनी अलग है।" और SEAS में इंजीनियरिंग और अध्ययन के वरिष्ठ लेखक। “ वस्तुओं के इस वर्ग के लिए अवलोकन संभव हो जाने के बाद, इन भविष्यवाणियों का सीधे परीक्षण करने का प्रयास करना रोमांचक होगा।”

जैसा कि यह पता चला है, न केवल पृथ्वी सूर्य से रहने योग्य होने के लिए सही दूरी है, बल्कि हमारा ग्रह भी सही द्रव्यमान सीमा में है। श्रेय: NASA गोडार्ड स्पेस फ़्लाइट सेंटर

शोधकर्ताओं ने अपने काम में कुछ आवश्यक धारणाएँ बनाईं। उन्होंने मान लिया कि उनके निम्न-द्रव्यमान वाले संसार का वातावरण शुद्ध जलवाष्प है। उन्होंने यह भी मान लिया कि पानी ग्रह के द्रव्यमान के ४०% पर स्थिर है। उन्होंने कुछ अन्य कारकों की भी अनदेखी की, जैसे CO2 साइकिलिंग, क्लाउड कवर और महासागर रसायन। उनके काम के इस चरण में मॉडल करने के लिए बस बहुत सारे चर हैं।

लेखक एक्सोप्लैनेट के बजाय रहने योग्य एक्सोमून के विचार को भी संबोधित करते हैं। यह बोधगम्य है कि अन्य सौर मंडलों में, ग्रहों की तुलना में चंद्रमाओं के रहने योग्य होने की संभावना अधिक हो सकती है। उस मामले में, ज्वारीय ताकतों की तरह, अन्य कारक खेल में आते हैं। यह एम-प्रकार के सितारों, या लाल बौनों के आसपास विशेष रूप से सच हो सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि इन कम ऊर्जा वाले सितारों के आस-पास परिस्थितिजन्य रहने योग्य क्षेत्र हमारे सूर्य जैसे जी-प्रकार के तारे की तुलना में पहले से ही तारे के बहुत करीब है। एक्सोमून, उसके ग्रह और तारे के संयुक्त गुरुत्वाकर्षण बल पूरी तरह से रहने की क्षमता को समाप्त कर सकते हैं।

वे कुछ अन्य कारकों की विस्तृत विविधता को भी स्वीकार करते हैं जो रहने की क्षमता को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, भले ही गैनीमेड जैसे चंद्रमा अपने मॉडल में रहने योग्य होने के लिए बहुत छोटे हों, उनके उपसतह महासागरों में उनका जीवन बहुत अच्छा हो सकता है, जहां पानी को बर्फ की मोटी परत से बचने से रोका जाता है।

आवास क्षमता निर्धारित करने के संबंध में अभी बहुत कुछ किया जाना बाकी है। जैसा कि लेखक अपने पेपर में कहते हैं, “आगे का काम हाइड्रोडायनामिक एस्केप के अधिक जटिल मॉडल पर विचार कर सकता है।” एक्सोप्लैनेट में अभी जितनी विविधता और जटिलता है, उससे कहीं अधिक विविधता और जटिलता है, लेकिन यह अध्ययन इसमें से कुछ को संबोधित करना शुरू करता है।


ब्रह्मांड की गति सीमा है, और यह प्रकाश की गति नहीं है

जब गति सीमा की बात आती है, तो भौतिकी के नियमों द्वारा निर्धारित अंतिम एक प्रकाश की गति है। जैसा कि अल्बर्ट आइंस्टीन ने पहली बार महसूस किया था, प्रकाश किरण को देखने वाला हर व्यक्ति देखता है कि यह एक ही गति से आगे बढ़ रहा है, चाहे वह आपकी ओर बढ़ रहा हो या आपसे दूर। आप कितनी भी तेजी से यात्रा करें या किस दिशा में, सभी प्रकाश हमेशा एक ही गति से चलते हैं, और यह सभी पर्यवेक्षकों के लिए हर समय सच है। इसके अलावा, जो कुछ भी पदार्थ से बना है वह केवल प्रकाश की गति तक पहुंच सकता है, लेकिन कभी नहीं पहुंच सकता है। यदि आपके पास द्रव्यमान नहीं है, तो आपको प्रकाश की गति से चलना होगा यदि आपके पास द्रव्यमान है, तो आप उस तक कभी नहीं पहुंच सकते।

लेकिन व्यावहारिक रूप से, हमारे ब्रह्मांड में, पदार्थ के लिए और भी अधिक प्रतिबंधात्मक गति सीमा है, और यह प्रकाश की गति से कम है। यहाँ वास्तविक ब्रह्मांडीय गति सीमा की वैज्ञानिक कहानी है।

जब वैज्ञानिक प्रकाश की गति के बारे में बात करते हैं - २९९,७९२,४५८ मीटर/सेकेंड — तो हमारा तात्पर्य "निर्वात में प्रकाश की गति" से है। केवल कणों, क्षेत्रों, या यात्रा करने के माध्यम के अभाव में ही हम इस परम ब्रह्मांडीय गति को प्राप्त कर सकते हैं। उस पर भी, यह केवल वास्तव में द्रव्यमान रहित कण और तरंगें हैं जो इस गति को प्राप्त कर सकती हैं। इसमें फोटॉन, ग्लून्स और गुरुत्वाकर्षण तरंगें शामिल हैं, लेकिन कुछ और नहीं जिसके बारे में हम जानते हैं।

क्वार्क, लेप्टान, न्यूट्रिनो और यहां तक ​​कि परिकल्पित डार्क मैटर सभी में एक संपत्ति के रूप में द्रव्यमान होता है। इन कणों से बनी वस्तुएं, जैसे प्रोटॉन, परमाणु और मनुष्य सभी का द्रव्यमान भी होता है। नतीजतन, वे निर्वात में प्रकाश की गति तक पहुंच सकते हैं, लेकिन कभी नहीं पहुंच सकते। आप उनमें कितनी भी ऊर्जा क्यों न डालें, प्रकाश की गति, यहां तक ​​कि निर्वात में भी, हमेशा के लिए अप्राप्य रहेगी।

लेकिन व्यावहारिक रूप से, एक आदर्श निर्वात जैसी कोई चीज नहीं है। अंतरिक्ष के सबसे गहरे रसातल में भी, तीन चीजें हैं जिनसे आप पूरी तरह से छुटकारा नहीं पा सकते हैं।

  1. WHIM: गर्म-गर्म अंतरिक्ष माध्यम। यह पतला, विरल प्लाज्मा ब्रह्मांडीय वेब से बचा हुआ है। जबकि पदार्थ सितारों, आकाशगंगाओं और बड़े समूहों में टकराता है, उस पदार्थ का एक अंश ब्रह्मांड के महान रिक्त स्थान में रहता है। स्टारलाईट इसे आयनित करता है, एक प्लाज्मा बनाता है जो ब्रह्मांड में कुल सामान्य पदार्थ का लगभग 50% बना सकता है।
  2. सीएमबी: कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड। फोटॉन का यह बचा हुआ स्नान बिग बैंग से निकलता है, जहां यह अत्यधिक उच्च ऊर्जा पर था। आज भी, पूर्ण शून्य से केवल 2.7 डिग्री अधिक तापमान पर, प्रति घन सेंटीमीटर अंतरिक्ष में 400 सीएमबी फोटॉन हैं।
  3. सीएनबी: कॉस्मिक न्यूट्रिनो बैकग्राउंड। बिग बैंग, फोटॉन के अलावा, न्यूट्रिनो का स्नान बनाता है। शायद एक अरब से एक अरब तक प्रोटॉन से अधिक, इनमें से कई धीमी गति से चलने वाले कण आकाशगंगाओं और समूहों में गिरते हैं, लेकिन कई अंतरिक्ष अंतरिक्ष में भी रहते हैं।

ब्रह्मांड के माध्यम से यात्रा करने वाले किसी भी कण का सामना WHIM के कणों, CNB से न्यूट्रिनो और CMB के फोटॉन से होगा। भले ही वे सबसे कम ऊर्जा वाली चीजें हों, सीएमबी फोटॉन सभी के सबसे अधिक और समान रूप से वितरित कण हैं। कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप कैसे उत्पन्न हुए हैं या आपके पास कितनी ऊर्जा है, इस 13.8 बिलियन वर्ष पुराने विकिरण के साथ बातचीत से बचना वास्तव में संभव नहीं है।

जब हम ब्रह्मांड में उच्चतम-ऊर्जा कणों के बारे में सोचते हैं - यानी, जो सबसे तेजी से आगे बढ़ेंगे - हम पूरी तरह से उम्मीद करते हैं कि वे ब्रह्मांड की सबसे चरम परिस्थितियों में उत्पन्न होंगे। इसका मतलब है कि हमें लगता है कि हम उन्हें पाएंगे जहां ऊर्जाएं सबसे ज्यादा हैं और क्षेत्र सबसे मजबूत हैं: न्यूट्रॉन सितारों और ब्लैक होल जैसी ढह गई वस्तुओं के आसपास।

न्यूट्रॉन तारे और ब्लैक होल वे हैं जहाँ आप न केवल ब्रह्मांड में सबसे मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र पा सकते हैं, बल्कि - सिद्धांत रूप में - सबसे मजबूत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र भी। अत्यंत मजबूत क्षेत्र आवेशित कणों द्वारा उत्पन्न होते हैं, या तो न्यूट्रॉन तारे की सतह पर या ब्लैक होल के चारों ओर अभिवृद्धि डिस्क में, जो प्रकाश की गति के करीब चलते हैं। गतिमान आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं, और जैसे-जैसे कण इन क्षेत्रों से गुजरते हैं, वे गति करते हैं।

यह त्वरण न केवल एक्स-रे से लेकर रेडियो तरंगों तक, असंख्य तरंग दैर्ध्य के प्रकाश के उत्सर्जन का कारण बनता है, बल्कि अब तक देखे गए सबसे तेज़, उच्चतम-ऊर्जा कण: कॉस्मिक किरणें भी हैं।

जबकि लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर पृथ्वी पर कणों को २९९,७९२,४५५ मीटर/सेकेंड, या ९९.९९९९९९९% प्रकाश की गति के अधिकतम वेग तक गति प्रदान करता है, कॉस्मिक किरणें उस अवरोध को तोड़ सकती हैं। उच्चतम-ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में अब तक बनाए गए सबसे तेज़ प्रोटॉन की ऊर्जा का लगभग 36 मिलियन गुना है। यह मानते हुए कि ये कॉस्मिक किरणें भी प्रोटॉन से बनी हैं, 299,792,457.99999999999992 m/s की गति देती है, जो निर्वात में प्रकाश की गति के बेहद करीब है, लेकिन फिर भी नीचे है।

एक बहुत अच्छा कारण है कि, जब तक हम उन्हें प्राप्त करते हैं, तब तक ये ब्रह्मांडीय किरणें इससे अधिक ऊर्जावान नहीं होती हैं।

समस्या यह है कि अंतरिक्ष एक निर्वात नहीं है। विशेष रूप से, सीएमबी के फोटॉन टकराएंगे और इन कणों के साथ बातचीत करेंगे क्योंकि वे ब्रह्मांड के माध्यम से यात्रा करते हैं। आपके द्वारा बनाए गए कण की ऊर्जा कितनी भी अधिक क्यों न हो, उसे आप तक पहुंचने के लिए बिग बैंग से बचे विकिरण स्नान से गुजरना पड़ता है।

हालांकि यह विकिरण अविश्वसनीय रूप से ठंडा है, लगभग 2.725 केल्विन के औसत तापमान पर, प्रत्येक फोटॉन की औसत ऊर्जा नगण्य नहीं है, यह लगभग 0.00023 इलेक्ट्रॉन-वोल्ट है। भले ही यह एक छोटी संख्या है, लेकिन इससे टकराने वाली ब्रह्मांडीय किरणें अविश्वसनीय रूप से ऊर्जावान हो सकती हैं। Every time a high-energy charged particle interacts with a photon, it has the same possibility that all interacting particles have: if it’s energetically allowed, by E=mc², then there’s a chance it can create a new particle!

If you ever create a particle with energies in excess of 5 × 10¹⁹ eV, they can only travel a few million light years — max — before one of these photons, left over from the Big Bang, interacts with it. When that interaction occurs, there will be enough energy to produce a neutral pion, which steals energy away from the original cosmic ray.

The more energetic your particle is, the more likely you are to produce pions, which you’ll continue to do until you fall below this theoretical cosmic energy limit, known as the GZK cutoff. (Named for three physicists: Greisen, Zatsepin, and Kuzmin.) There’s even more braking (Bremsstrahlung) radiation that arises from interactions with any particles in the interstellar/intergalactic medium. Even lower-energy particles are subject to it, and radiate energy away in droves as electron/positron pairs (and other particles) are produced.

We believe that every charged particle in the cosmos — every cosmic ray, every proton, every atomic nucleus — should limited by this speed. Not just the speed of light, but a little bit lower, thanks to the leftover glow from the Big Bang and the particles in the intergalactic medium. If we see anything that’s at a higher energy, then it either means:

  1. particles at high energies might be playing by different rules than the ones we presently think they do,
  2. they are being produced much closer than we think they are: within our own Local Group or Milky Way, rather than these distant, extragalactic black holes,
  3. or they’re not protons at all, but composite nuclei.

The few particles we’ve seen that break the GZK barrier are indeed in excess of 5 × 10¹⁹ eV, in terms of energy, but do not exceed 3 × 10²¹ eV, which would be the corresponding energy value for an iron nucleus. Since many of the highest-energy cosmic rays have been confirmed to be heavy nuclei, rather than individual protons, this reigns as the most likely explanation for the extreme ultra-high-energy cosmic rays.

There is a speed limit to the particles that travel through the Universe, and it isn’t the speed of light. Instead, it’s a value that’s very slightly lower, dictated by the amount of energy in the leftover glow from the Big Bang. As the Universe continues to expand and cool, that speed limit will slowly rise over cosmic timescales, getting ever-closer to the speed of light. But remember, as you travel through the Universe, if you go too fast, even the radiation left over from the Big Bang can fry you. So long as you’re made of matter, there’s a cosmic speed limit that you simply cannot overcome.


How to Become an Astronomer

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Astronomy is the study of the stars, planets, and galaxies that make up our universe. It can be a challenging and rewarding career that could lead to amazing discoveries about the way space works. If you have a passion for the night sky, you can translate that into a career as an astronomer by getting good grades in physics and mathematics. You should then develop the skills and experience necessary to land a good professional position as an astronomer at an observatory or even a space agency like NASA.


This Is Why The Multiverse Must Exist

The multiverse idea states that there are an arbitrarily large number of Universes like our own out . [+] there, embedded in our Multiverse. It's possible, but not necessary, for other pockets within the Multiverse to exist where the laws of physics are different.

Look out at the Universe all you want, with arbitrarily powerful technology, and you'll never find an edge. Space goes on as far as we can see, and everywhere we look we see the same things: matter and radiation. In all directions, we find the same telltale signs of an expanding Universe: the leftover radiation from a hot, dense state galaxies that evolve in size, mass, and number elements that change abundances as stars live and die.

But what lies beyond our observable Universe? Is there an abyss of nothingness beyond the light signals that could possibly reach us since the Big Bang? Is there just more Universe like our own, out there past our observational limits? Or is there a Multiverse, mysterious in nature and forever unable to be seen?

Unless there's something seriously wrong with our understanding of the Universe, the Multiverse must be the answer. यहाँ पर क्यों।

Artist’s logarithmic scale conception of the observable universe. Note that we're limited in how far . [+] we can see back by the amount of time that's occurred since the hot Big Bang: 13.8 billion years, or (including the expansion of the Universe) 46 billion light years. Anyone living in our Universe, at any location, would see almost exactly the same thing from their vantage point.

Wikipedia user Pablo Carlos Budassi

The Multiverse is an extremely controversial idea, but at its core it's a very simple concept. Just as the Earth doesn't occupy a special position in the Universe, nor does the Sun, the Milky Way, or any other location, the Multiverse goes a step farther and claims that there's nothing special about the entire visible Universe.

The Multiverse is the idea that our Universe, and all that's contained within it, is just one small part of a larger structure. This larger entity encapsulates our observable Universe as a small part of a larger Universe that extends beyond the limits of our observations. That entire structure — the unobservable Universe — may itself be part of a larger spacetime that includes many other, disconnected Universes, which may or may not be similar to the Universe we inhabit.

An illustration of multiple, independent Universes, causally disconnected from one another in an . [+] ever-expanding cosmic ocean, is one depiction of the Multiverse idea.

If this is the idea of the Multiverse, I can understand your skepticism at the notion that we could somehow know whether it does or doesn't exist. After all, physics and astronomy are sciences that rely on measurable, experimental, or otherwise observational confirmation. If we are looking for evidence of something that exists outside of our visible Universe and leaves no trace within it, it seems that the idea of a Multiverse is fundamentally untestable.

But there are all sorts of things that we cannot observe that we know must be true. Decades before we directly detected gravitational waves, we knew that they must exist, because we observed their effects. Binary pulsars — spinning neutron stars orbiting around one another — were observed to have their revolutionary periods shorten. Something must be carrying energy away, and that thing was consistent with the predictions of gravitational waves.

The rate of orbital decay of a binary pulsar is highly dependent on the speed of gravity and the . [+] orbital parameters of the binary system. We have used binary pulsar data to constrain the speed of gravity to be equal to the speed of light to a precision of 99.8%, and to infer the existence of gravitational waves decades before LIGO and Virgo detected them.

NASA (L), Max Planck Institute for Radio Astronomy / Michael Kramer (R)

While we certainly welcomed the confirmation that LIGO and Virgo provided for gravitational waves via direct detection, we already knew that they needed to exist because of this indirect evidence. Those who would argue that indirect evidence is no indicator of gravitational waves might still be unconvinced that binary pulsars emit them LIGO and Virgo didn't see the gravitational waves that came from the binary pulsars we've observed.

So if we cannot observe the Multiverse directly, what indirect evidence do we have for its existence? How do we know that there's more unobservable Universe beyond the part we can observe, and how do we know that what we call our Universe is likely just one of many embedded in the Multiverse?

We look to the Universe itself, and draw conclusions about its nature based on what observations about it reveal.

The light from the cosmic microwave background and the pattern of fluctuations from it gives us one . [+] way to measure the Universe's curvature. To the best of our measurements, to within 1 part in about 400, the Universe is perfectly spatially flat.

Smoot Cosmology Group / Lawrence Berkeley Labs

When we look out to the edge of the observable Universe, we find that the light rays emitted from the earliest times — from the Cosmic Microwave Background — make particular patterns on the sky. These patterns not only reveal the density and temperature fluctuations that the Universe was born with, as well as the matter and energy composition of the Universe, but also the geometry of space itself.

We can conclude from this that space isn't positively curved (like a sphere) or negatively curved (like a saddle), but rather spatially flat, indicating that the unobservable Universe likely extends far beyond the part we can access. It never curves back on itself, it never repeats, and it has no empty gaps in it. If it is curved, it has a diameter that's hundreds of times greater than the part we can see.

With every second that ticks by, more Universe, just like our own, is revealed to us, consistent with this picture.

The observable Universe might be 46 billion light years in all directions from our point of view, . [+] but there's certainly more, unobservable Universe, perhaps even an infinite amount, just like ours beyond that. Over time, we'll be able to see more of it, eventually revealing approximately 2.3 times as much matter as we can presently view.

Frédéric MICHEL and Andrew Z. Colvin, annotated by E. Siegel

That might indicate that there's more unobservable Universe beyond the part of our Universe we can access, but it doesn't prove it, and it doesn't provide evidence for a Multiverse. There are, however, two concepts in physics that have been established far beyond a reasonable doubt: cosmic inflation and quantum physics.

Cosmic inflation is the theory that gave rise to the hot Big Bang. Rather than beginning with a singularity, there's a physical limit to how hot and how dense the initial, early stages of our expanding Universe could have reached. If we had achieved arbitrarily high temperatures in the past, there would be clear signatures that aren't there:

  • large-amplitude temperature fluctuations early on,
  • seed density fluctuations limited by the scale of the cosmic horizon,
  • and leftover, high-energy relics from early times, like magnetic monopoles.

Inflation causes space to expand exponentially, which can very quickly result in any pre-existing . [+] curved or non-smooth space appearing flat. If the Universe is curved, it has a radius of curvature that is at minimum hundreds of times larger than what we can observe.

E. Siegel (L) Ned Wright’s cosmology tutorial (R)

These signatures are all missing. The temperature fluctuations are at the 0.003% level the density fluctuations exceed the scale of the cosmic horizon the limits on monopoles and other relics are incredibly stringent. The fact that these signatures aren't there have an enormous implication to them: the Universe never reached those arbitrarily high temperatures. Something else came before the hot Big Bang to set it up.

That's where cosmic inflation comes in. Theorized in the early 1980s, it was designed to solve a number of puzzles with the Big Bang, but did what you'd hope for any new physical theory: it made measurable, testable predictions for observable signatures that would appear within our Universe.

We see the predicted lack of spatial curvature we see an adiabatic nature to the fluctuations the Universe was born with we've detected a spectrum and magnitude of initial fluctuations that jibe with inflation's predictions we've seen the superhorizon fluctuations that inflation predicts must arise.

Fluctuations in spacetime itself at the quantum scale get stretched across the Universe during . [+] inflation, giving rise to imperfections in both density and gravitational waves. Whether inflation arose from an eventual singularity or not is unknown, but the signatures of whether it occurred are accessible in our observable Universe.

E. Siegel, with images derived from ESA/Planck and the DoE/NASA/ NSF interagency task force on CMB research

We may not know everything about inflation, but we do have a very strong suite of evidence that supports a period in the early Universe where it occurred. It set up and gave rise to the Big Bang, and predicts a set and spectrum of fluctuations that gave rise to the seeds of structure that grew into the cosmic web we observe today. Only inflation, as far as we know, gives us predictions for our Universe that match what we observe.

"So, big deal," you might say. "You took a small region of space, you allowed inflation to expand it to some very large volume, and our observable, visible Universe is contained within that volume. Even if this is all right, this only tells us that our unobservable Universe extends far beyond the visible part. You haven't established the Multiverse at all."

And all of that would be correct. But remember, there's one more ingredient we need to add in: quantum physics.

An illustration between the inherent uncertainty between position and momentum at the quantum level. . [+] There is a limit to how well you can measure these two quantities simultaneously, and uncertainty shows up in places where people often least expect it.

E. Siegel / Wikimedia Commons user Maschen

Inflation is treated as a field, like all the quanta we know of in the Universe, obeying the rules of quantum field theory. In the quantum Universe, there are many counterintuitive rules that are obeyed, but the most relevant one for our purposes is the rule governing quantum uncertainty.

While we conventionally view uncertainty as mutually occurring between two variables — momentum and position, energy and time, angular momentum of mutually perpendicular directions, etc. — there's also an inherent uncertainty in the value of a quantum field. As time marches forward, a field value that was definitive at an earlier time now has a less certain value you can only ascribe probabilities to it.

In other words, the value of any quantum field spreads out over time.

As time goes on, even for a simple, single particle, its quantum wavefunction that describes its . [+] position will spread out, spontaneously, over time. This happens for all quantum particles for a myriad of properties beyond position, such as the field value.

Hans de Vries / Physics Quest

Now, let's combine this: we have an inflating Universe, on one hand, and quantum physics on the other. We can picture inflation as a ball rolling very slowly on top of a flat hill. So long as the ball remains atop the hill, inflation continues. When the ball reaches the end of the flat part, however, it rolls down into the valley below, which converts the energy from the inflationary field itself into matter and energy.

This conversion signifies the end of cosmic inflation through a process known as reheating, and it gives rise to the hot Big Bang we're all familiar with. But here's the thing: when your Universe inflates, the value of the field changes slowly. In different inflating regions, the field value spreads out by randomly different amounts and in different directions. In some regions, inflation ends quickly in others, it ends more slowly.

The quantum nature of inflation means that it ends in some “pockets” of the Universe and continues . [+] in others. It needs to roll down the metaphorical hill and into the valley, but if it's a quantum field, the spreading-out means it will end in some regions while continuing in others.

E. Siegel / Beyond the Galaxy

This is the key point that tells us why a Multiverse is inevitable! Where inflation ends right away, we get a hot Big Bang and a large Universe, where a small part of it might be similar to our own observable Universe. But there are other regions, outside of the region where it ends, where inflation continues for longer.

Where the quantum spreading occurs in just the right fashion, inflation might end there, too, giving rise to a hot Big Bang and an even larger Universe, where a small portion might be similar to our observable Universe.

But the other regions aren't still just inflating, they're also growing. You can calculate the rate at which the inflating regions grow and compare them to the rate at which new Universes form and hot Big Bangs occur. In all cases where inflation gives you predictions that match the observed Universe, we grow new Universes and newly inflating regions faster than inflation can come to an end.

Wherever inflation occurs (blue cubes), it gives rise to exponentially more regions of space with . [+] each step forward in time. Even if there are many cubes where inflation ends (red Xs), there are far more regions where inflation will continue on into the future. The fact that this never comes to an end is what makes inflation 'eternal' once it begins, and what gives rise to our modern notion of a Multiverse.

E. Siegel / Beyond The Galaxy

This picture, of huge Universes, far bigger than the meager part that's observable to us, constantly being created across this exponentially inflating space, is what the Multiverse is all about. It's not a new, testable scientific prediction, but rather a theoretical consequence that's unavoidable, based on the laws of physics as they’re understood today. Whether the laws of physics are identical to our own in those other Universes is unknown.

While many independent Universes are predicted to be created in an inflating spacetime, inflation . [+] never ends everywhere at once, but rather only in distinct, independent areas separated by space that continues to inflate. This is where the scientific motivation for a Multiverse comes from, and why no two Universes will ever collide.

If you have an inflationary Universe that's governed by quantum physics, a Multiverse is unavoidable. As always, we are collecting as much new, compelling evidence as we can on a continuous basis to better understand the entire cosmos. It may turn out that inflation is wrong, that quantum physics is wrong, or that applying these rules the way we do has some fundamental flaw. But so far, everything adds up. Unless we've got something wrong, the Multiverse is inevitable, and the Universe we inhabit is just a minuscule part of it.


Strange formation history

One key question to consider is how multisun planets get wedged into their orbits in the first place, researchers say.

The answers are seldom straightforward, as the case of HD 131399Ab shows. The planet is huge, at least four times the size of Jupiter. It's unclear if there would be enough gas to form such a giant world out at 80 AU from the main star in the system. Also, radiation from the binary pair would have blown much of this material into space, making the accretion process even more difficult, researchers have said.

Another possibility is that the planet formed independently in the large molecular cloud that birthed the three stars, rather than from the disk of leftover material surrounding the main star.

"In this case, we would think of the system more like a quadruple-star system, where one of the objects just happens to have very little mass," Kratter said. "Making an object so small would be very rare, however."

The final theory is that the planet formed very close to its parent star, along with a companion planet or two. Over time, the planets' orbits would have tugged at each other, and eventually such interactions booted HD 131399Ab out to its current location.

As for the other planet or planets in this last scenario &mdash if they were close enough to the parent star, they could still be hiding there in its glare, Kratter said. And the orbits in this system may still be evolving, given that it is so young (about 16 million years old our own solar system, for comparison, is about 4.6 billion years old). [Tatooine-Like System Found: Two Planets, Two Stars (Video)]

Planets may also be pushed around by gravitational tugs from the stars in their system, said Beatty, the second author of the paper announcing KELT-4Ab. Most systems with close-orbiting "hot Jupiter" planets have two or three stars in them, he noted hot Jupiters may therefore form farther out in the system, and then get dragged inward by these stars' gravity.


Neil deGrasse Tyson > Quotes

&ldquoIn 2002, having spent more than three years in one residence for the first time in my life, I got called for jury duty. I show up on time, ready to serve. When we get to the voir dire, the lawyer says to me, “I see you’re an astrophysicist. What’s that?” I answer, “Astrophysics is the laws of physics, applied to the universe—the Big Bang, black holes, that sort of thing.” Then he asks, “What do you teach at Princeton?” and I say, “I teach a class on the evaluation of evidence and the relative unreliability of eyewitness testimony.” Five minutes later, I’m on the street.

A few years later, jury duty again. The judge states that the defendant is charged with possession of 1,700 milligrams of cocaine. It was found on his body, he was arrested, and he is now on trial. This time, after the Q&A is over, the judge asks us whether there are any questions we’d like to ask the court, and I say, “Yes, Your Honor. Why did you say he was in possession of 1,700 milligrams of cocaine? That equals 1.7 grams. The ‘thousand’ cancels with the ‘milli-’ and you get 1.7 grams, which is less than the weight of a dime.” Again I’m out on the street.&rdquo
― Neil deGrasse Tyson, Space Chronicles: Facing the Ultimate Frontier


Astronomers are watching a gas giant grow, right in front of their eyes

Image of the protoplanetary disc surrounding PDS 70. Credit: ESO, VLT, André B. Müller (ESO)

In the vastness of space, astronomers are likely to find instances of almost every astronomical phenomenon if they look hard enough. Many planetary phenomena are starting to come into sharper focus as the astronomy community continues to focus on finding exoplanets. Now a team led by Yifan Zhou at UT Austin has directly imaged a gas giant still in formation.

To do this, the team used that workhorse of astronomers for the last 30 years—Hubble. They pointed it at the orange dwarf system PDS 70, which is known to have two planets in the formation stage. The system is located in the constellation Centaurus, about 370 light years away from our solar system. One of its planets, PDS 70b, is a gas giant that circles its star at about the same distance as Uranus from our sun.

PDS 70b is still relatively young, at about 5 million years old, but it has already grown to the size of approximately five Jupiters. It also appears to be at the tail end of its growth phase, collecting only about 1/100 of a mass of Jupiter over the next million years if it maintains its current rate of growth.

That growth is fueled by a circumplanetary disk that collects material from a larger circumstellar disk and funnels it onto the planet. Those funnels follow magnetic field lines into the planet's atmosphere, and can be viewed at extra hot specks in ultraviolet wavelengths.

Dr. Zhou and his team managed to directly image the planet, making it one of only about 15 that have been directly imaged so far, and the youngest of those imaged by Hubble. They used the space telescope's ultraviolet sensors to capture an image of both the PDS 70 star and it's growing gas giant. The problem was filtering out the star's light, which was 3000 times brighter than the ultraviolet light from the planet.

Using a novel post-processing technique, Dr. Zhou was able to block out the light from the star and leave only the light emitted from the planet to be analyzed. In doing so, he also decreased the maximum exoplanet's maximum orbit around a star that can be viewed by Hubble by a factor of five.

Processed image of the PDS 70b gas giant with blocked starlight. Credit: NASA, ESA, McDonald Observatory – University of Texas, Yifan Zhou (UT), Joseph DePasquale (STScI)

The team points out that this observation is only a snapshot in time, so there is no data on any changes to the speed with which PDS 70b is continuing to grow or how close it is to completing its growth. However, string enough snapshots together over time and they begin to form a moving picture that provides more information than a single one ever could. With luck, Hubble will continue to collect more data on the PDS 70 system using Dr. Zhou's techniques to track the progress of its planet's fascinating creation process.


Is there a limit to how hot a star can be? - खगोल विज्ञान

Now for some reference makers: The stars rotate around the North and South Celestial Poles. These are the points in the sky directly above the geographic north and south pole, respectively. The Earth's axis of rotation intersects the celestial sphere at the celestial poles. The number of degrees the celestial pole is above the horizon is equal to the latitude of the observer. Fortunately, for those in the northern hemisphere, there is a fairly bright star real close to the North Celestial Pole (Polaris or the North star). Another important reference marker is the celestial equator: an imaginary circle around the sky directly above the Earth's equator. It is always 90 degrees from the poles. All the stars rotate in a path that is parallel to the celestial equator. The celestial equator intercepts the horizon at the points directly east and west कहीं भी on the Earth.

If you joined Santa last Christmas at the north pole (90 degrees latitude), you would have seen Polaris straight overhead and the celestial equator on your horizon. The point straight overhead on the celestial sphere for any observer is called the शीर्षबिंदु and is always 90 degrees from the horizon. The arc that goes through the north point on the horizon, zenith, and south point on the horizon is called the मध्याह्न. The positions of the zenith and meridian with respect to the stars will change as the celestial sphere rotates and if the observer changes locations on the Earth, but those reference marks do नहीं change with respect to the observer's horizon. Any celestial object crossing the meridian is at its highest altitude (distance from the horizon) during that night (or day). The angle the star paths make with respect to the horizon as they rise up or set down = 90 degrees minus the observer's latitude. At the north pole, the latitude = 90 degrees so the stars paths make an angle of 90 minus 90 degrees = 0 degrees with respect to the horizon---i.e., they move parallel to the horizon as shown in the figure above. For locations further south you will see in the figures below that the stars will rise up (and then set down) at steeper angles as you get closer to the equator.

During daylight, the meridian separates the morning and afternoon positions of the Sun. In the morning the Sun is ``ante meridiem'' (Latin for ``before meridian'') or east of the meridian, abbreviated ``a.m.''. At local noon the Sun is right on the meridian (the reason why this may not correspond to 12:00 on your clock is discussed a little later in this chapter). At local noon the Sun is due south for northern hemisphere observers and due north for southern hemisphere observers (though observers near the Earth's equator can see the local noon Sun due north or due south at different times of the year for reasons given in the next section). In the afternoon the Sun is ``post meridiem'' (Latin for ``after meridian'') or west of the meridian, abbreviated ``p.m.''.

For each degree you move south with Santa in his sleigh, the North Celestial Pole (NCP from here on) moves 1 degree away from the zenith toward the north and the highest point of the celestial equator's curved path in the sky moves up one degree from the southern horizon. This effect has nothing to do with the distance between a celestial object or marker and you at different points on the Earth (remember that the celestial sphere has a practically infinite radius). In fact, observers on a spherical world only ten miles across would see the same effect! The picture above shows the celestial sphere for the far northern city of Fairbanks in Alaska. Since it is 25° south of the north pole, the NCP is 25° away from (north of) the zenith for Fairbanks observers.

By the time you reach your hometown, the NCP has moved away from the zenith so it is now a number of degrees above the horizon equal to your latitude on the Earth. Remember that your position on the Earth is specified by a latitude और एक longitude coordinate. latitude is the number of degrees north or south of the Earth's equator. On a map or globe, lines of latitude run horizontally, parallel to the equator. longitude is the number of degrees east or west of the 0° longitude line (the ``prime meridian'' on the Earth) that runs through Greenwich England. On a map or globe, lines of longitude run vertically, perpendicular to the equator. The celestial sphere for observers in Seattle and any other observer at the same latitude (47° N) on the Earth is shown above.

For another more detailed example, let's choose Los Angeles at latitude 34° N. The NCP is therefore 34 degrees above the north horizon. The diagram for latitude 34° N is shown above. Notice that finding the angle of the NCP above the horizon provides a very easy way of determining your latitude on the Earth (a fact used by navigators even today!). Because the Earth's equator is 90° away from the north pole, the आकाशीय भूमध्य रेखा as seen in Los Angeles will arc up to 90 - 34 = 56 degrees above the southern horizon at the point it crosses the meridian. It still intercepts the horizon at the exactly east and west points. The stars rise in the east part of the sky, move in arcs parallel to the celestial equator reaching maximum altitude when they cross your meridian, and set in the west part of the sky. The star paths make an angle of 90 - 34 = 56 degrees with respect to the horizon.

If you are in the northern hemisphere, celestial objects north of the celestial equator are above the horizon for more than 12 hours because you see more than half of their total 24-hour path around you. Celestial objects on the celestial equator are up 12 hours and those south of the celestial equator are above the horizon for less than 12 hours because you see less than half of their total 24-hour path around you. The opposite is true if you are in the southern hemisphere.

Notice that stars closer to the NCP are above the horizon longer than those farther away from the NCP. Those stars within an angular distance from the NCP equal to the observer's latitude are above the horizon for 24 hours---they are circumpolar सितारे। Also, those stars close enough to the SCP (within a distance = observer's latitude) will never rise above the horizon. They are also called circumpolar सितारे।

To warm Rudolph's frozen nose, Santa heads down to the equator (0 degrees latitude). At the equator, you see the celestial equator arcing from exactly east to the zenith to exactly west. The NCP is on your northern horizon. At the equator you see one-half of every star's total 24-hour path around you so सब stars are up for 12 hours. All of the stars rise and set perpendicular to the horizon (at an angle = 90 - 0 = 90 degrees).

Continuing southward you see the NCP disappear below the horizon and the SCP rise above the southern horizon one degree for every one degree of latitude south of the equator you go. The arc of the celestial equator moves to the north, but the arc still intercepts the horizon at the exactly east/west points.

  • Meridian always goes through due North, zenith, and due South points.
  • Altitude of zenith = 90° (straight overhead) always.
  • Altitude of celestial pole = observer's latitude. Observers in northern hemisphere see NCP observers in southern hemisphere see SCP.
  • Altitude of celestial equator on meridian = 90 minus the observer's latitude.
  • Celestial equator always intercepts horizon at exactly East and exactly West points.
  • Angle celestial equator (and any star path) makes with respect to the horizon = 90 minus the observer's latitude.
  • Stars move parallel to the celestial equator.
  • Circumpolar object's distance from celestial pole = observer's latitude.

Select this link to show an animation of the celestial sphere changing with latitude.

(You'll want your web browser to fill most of your screen!)

Check out the Rotating Sky module from the University of Nebraska-Lincoln's Astronomy Education program to explore the connection between your position on the Earth and the path of the stars (link will appear in a new window---choose the "Rotating Sky" part) and use their Rotating Sky Simulator in the Native Apps package (the Flash simulators no longer work with today's browsers).