सौर मंडल

सौर मंडल कितनी दूर तक फैला है?

वॉयेजर 1 और 2 हीलियोपॉज़ को पार कर चुके हैं। यह उस क्षेत्र की सीमा है जिस पर सौर पवन का प्रभाव रहता है। इसके बाहर विद्युत आवेशित कणों से बना पदार्थ, यानी प्लाज़्मा, सूर्य से आए पदार्थ की तुलना में तारों के बीच के पदार्थ जैसे गुण अधिक दिखाता है। इसलिए इस क्षेत्र को अंतरतारकीय अंतरिक्ष कहा जाता है। लेकिन यदि सूर्य की परिक्रमा करने वाले पिंड भी सौर मंडल में शामिल हैं, तो अब तक सीधे न देखा गया ऊर्ट बादल इस सीमा से सैकड़ों गुना अधिक दूर तक फैला हो सकता है। अंतरतारकीय अंतरिक्ष में प्रवेश करना और सौर मंडल के हर पिंड से आगे निकल जाना एक ही बात नहीं है।

सूर्य का हर प्रभाव किसी एक बिंदु पर अचानक समाप्त नहीं होता। दूरी बढ़ने पर सूर्य का प्रकाश कमजोर होता जाता है। अंतरतारकीय पदार्थ से मिलने पर सौर पवन की दिशा बदलती है। गुरुत्वाकर्षण दूरी के वर्ग के अनुपात में घटता है, फिर भी अत्यंत दूर के धूमकेतुओं की कक्षाओं पर असर डालता है। इसलिए सौर मंडल का अंत पूछने से पहले यह तय करना होगा कि हम ग्रहों की सीमा, सूर्य से निकले प्लाज़्मा की सीमा या सूर्य की परिक्रमा कर सकने वाले पिंडों की सीमा जानना चाहते हैं।

• लगभग 30 AU आठ ग्रहों में सबसे दूर नेपच्यून की सूर्य से औसत दूरी
• लगभग 122 और 119 AU अलग दिशाओं में वे दूरियाँ जहाँ वॉयेजर 1 और 2 हीलियोपॉज़ से मिले
• लगभग 2,000–5,000 AU ऊर्ट बादल की भीतरी सीमा के लिए मॉडल से निकला अनुमान
• लगभग 10,000–100,000 AU ऊर्ट बादल की बाहरी सीमा के लिए अलग-अलग मॉडलों का बहुत विस्तृत अनुमान

नेपच्यून के पार क्या है?

यदि केवल आठ ग्रह गिने जाएँ, तो लगभग 30 AU की दूरी पर घूमने वाला नेपच्यून सबसे बाहरी ग्रह है। लेकिन नेपच्यून के पार लगभग 30 से 50 AU तक काइपर बेल्ट में प्लूटो और अनेक अन्य पिंड हैं। अतीत में नेपच्यून के साथ गुरुत्वीय प्रभाव का आदान-प्रदान कर चुके स्कैटर्ड डिस्क के पिंड बहुत लंबी और अधिक झुकी हुई कक्षाओं में सैकड़ों AU दूर तक जा सकते हैं। “अंतिम ग्रह” केवल ग्रहों की सूची का अंत है, सूर्य की परिक्रमा करने वाले सभी पदार्थ का नहीं।

छोटे पिंडों के इन समूहों के बीच भी स्पष्ट रेखाएँ नहीं हैं। काइपर बेल्ट के अनुनादी पिंड, स्कैटर्ड डिस्क और भीतरी ऊर्ट बादल के संभावित पिंड अपनी कक्षा के आकार और गति के आधार पर बाँटे जाते हैं, इसलिए उनकी श्रेणियाँ कुछ हद तक एक-दूसरे से मिलती हैं। पाठ्यपुस्तकों के चित्र अक्सर नेपच्यून पर इसलिए रुक जाते हैं ताकि ग्रह साफ दिखाई दें। उस स्थान पर सौर मंडल को घेरने वाली कोई दीवार नहीं है।

वॉयजर यानों ने कौन-सी सीमा पार की?

सूर्य विद्युत आवेशित कणों को सैकड़ों किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से बाहर भेजता है। कणों के इस प्रवाह को सौर पवन कहते हैं। सूर्य से बहुत दूर पहुँचने पर तारों के बीच के पदार्थ का दबाव सौर पवन को अचानक धीमा कर देता है। इसके बाद ऐसा क्षेत्र आता है जहाँ धीमे हुए कण दबते हैं और मुड़कर बहते हैं। इस क्षेत्र की बाहरी सीमा, जहाँ सौर पवन का प्लाज़्मा अंतरतारकीय प्लाज़्मा से मिलता है, हीलियोपॉज़ कहलाती है।

2012 में लगभग 121.6 AU पर वॉयेजर 1 ने सूर्य से आने वाले कम ऊर्जा के कणों में तेज गिरावट और आकाशगंगा से आने वाले कॉस्मिक-रे कणों में वृद्धि दर्ज की। लेकिन प्लाज़्मा को सीधे मापने वाला उसका उपकरण काम नहीं कर रहा था, इसलिए तुरंत यह पक्का करना कठिन था कि यान सीमा पार कर चुका है। बाद में वैज्ञानिकों ने मापा कि सौर विस्फोटों से बनी तरंगों के कारण आसपास का प्लाज़्मा कितनी तेजी से कंपन करता है। उससे निकली कण-घनत्व की गणना ने दिखाया कि वॉयेजर 1 हीलियोस्फीयर के भीतर के प्लाज़्मा से कहीं अधिक घने अंतरतारकीय प्लाज़्मा में पहुँच चुका था।

वॉयेजर 2 ने 2018 में लगभग 119 AU पर यह सीमा पार की। उसका प्लाज़्मा उपकरण काम कर रहा था, इसलिए उसने सीधे मापा कि सूर्य से आ रहा कण-प्रवाह समाप्त हुआ और उसकी जगह अधिक ठंडे तथा घने प्लाज़्मा ने ले ली। चुंबकीय क्षेत्र, अधिक ऊर्जा वाले कण और कम ऊर्जा वाले कण मापने वाले उपकरणों ने भी यही बदलाव दर्ज किया। दोनों यानों ने अलग दिशाओं में एक ही तरह की सीमा की पुष्टि की, लेकिन केवल दो पारगमन बिंदुओं से हीलियोपॉज़ के पूरे आकार की तस्वीर नहीं मिलती।

वॉयेजर ने वह रेखा पार नहीं की जहाँ सूर्य का गुरुत्व समाप्त होता है, बल्कि वह सीमा पार की जहाँ सूर्य से निकला प्लाज़्मा आसपास के अंतरिक्ष पर हावी नहीं रहता।

क्या हेलियोस्फीयर की सीमा हमेशा एक ही जगह रहती है?

वॉयेजर 1 और 2 को सीमा लगभग 3 AU के अंतर पर मिली। इससे यह निष्कर्ष नहीं निकाला जा सकता कि एक दिशा में सीमा हमेशा सूर्य के अधिक पास रहती है। दोनों यान अलग दिशाओं में गए और अलग समय पर सीमा से गुजरे। सौर पवन की ताकत सूर्य के लगभग 11 वर्षीय गतिविधि चक्र और उसके विस्फोटों के साथ बदलती है। बाहर से दबाव डालने वाला अंतरतारकीय प्लाज़्मा और चुंबकीय क्षेत्र भी दिशा के अनुसार अलग होता है। इसलिए सीमा की स्थिति लगातार बदलती रहती है।

हीलियोपॉज़ पार करने पर भी सूर्य का प्रकाश और गुरुत्व अचानक गायब नहीं होते। इस क्षेत्र को अंतरतारकीय अंतरिक्ष इसलिए कहा जाता है क्योंकि आसपास का पदार्थ सौर पवन की तुलना में अंतरतारकीय पदार्थ के गुण अधिक दिखाता है। बाहर से आए अंतरतारकीय परमाणु हीलियोस्फीयर के भीतर भी मिलते हैं। सीमा के अंदर केवल सौर पदार्थ और बाहर सूर्य का कोई प्रभाव नहीं—वास्तविकता इतनी साफ दो हिस्सों में नहीं बँटी है।

कुछ चित्र हीलियोस्फीयर को पानी की बूँद या लंबी पूँछ वाले आकार में दिखाते हैं, लेकिन अंतरिक्ष से उसके पूरे आकार की एक साथ तस्वीर नहीं ली गई है। ये आकार वॉयेजर के दो पारगमन बिंदुओं, IBEX जैसे अभियानों के दूरस्थ अवलोकनों और प्लाज़्मा की गणनाओं को मिलाकर लगाए गए अनुमान हैं।

अदृश्य ऊर्ट बादल के बारे में हमें कैसे पता चला?

लंबी अवधि वाले कुछ धूमकेतुओं को सूर्य का एक चक्कर लगाने में लाखों वर्ष का बड़ा हिस्सा या उससे भी अधिक समय लगता है। वे ग्रहों की कक्षाओं वाले समतल में इकट्ठे नहीं हैं, बल्कि अनेक दिशाओं से आते हैं। उनकी कक्षाओं को समय में पीछे की ओर गणना करने पर संकेत मिलता है कि सूर्य से हजारों से लेकर दसियों हजार AU दूर बड़ी संख्या में बर्फीले पिंड होने चाहिए। सबसे प्रचलित व्याख्या यह है कि सौर मंडल के आरंभिक समय में विशाल ग्रहों ने छोटे बर्फीले पिंडों को दूर फेंक दिया। बाद में आकाशगंगा के गुरुत्व और पास से गुजरते तारों ने उनकी कक्षाएँ बदलकर उन्हें सूर्य के चारों ओर लगभग गोलाकार समूह में फैला दिया।

NASA आम तौर पर भीतरी सीमा लगभग 2,000 से 5,000 AU और बाहरी सीमा लगभग 10,000 से 100,000 AU बताता है। यह दायरा इतना बड़ा इसलिए है क्योंकि इन दूरियों पर ऊर्ट बादल के पिंडों की सीधे तस्वीर लेकर उनकी सूची कभी नहीं बनाई गई। ज्ञात धूमकेतुओं की कक्षाओं और सौर मंडल बनने के कंप्यूटर अनुकरणों से उनके वितरण का अनुमान लगाया जाता है। भीतरी और बाहरी बादल के बीच की सीमा भी अलग मॉडलों में अलग है।

इतनी दूर सूर्य का खिंचाव कमजोर होता है, इसलिए आकाशगंगा और पास से गुजरने वाले तारों का छोटा-सा खिंचाव भी लंबे समय में बड़ा असर डाल सकता है। कुछ धूमकेतु सूर्य की ओर मुड़ते हैं, जबकि कुछ पिंड सूर्य के गुरुत्व से पूरी तरह निकल जाते हैं। सूर्य की परिक्रमा करने वाले पिंडों की सबसे बाहरी सीमा को एक निश्चित त्रिज्या से नहीं काटा जा सकता। यह हर पिंड की कक्षा और उसके पास से गुजरे तारों पर निर्भर कर सकती है।

1. लगभग 30 AU केवल ग्रह गिनने पर सूची नेपच्यून पर समाप्त होती है।
2. लगभग 30–50 AU काइपर बेल्ट के मुख्य क्षेत्र में सूर्य की परिक्रमा करने वाले अनेक बर्फीले पिंड हैं।
3. लगभग 119–122 AU दोनों वॉयेजर यानों ने हीलियोपॉज़ पार कर अंतरतारकीय प्लाज़्मा मापा।
4. लगभग 2,000–5,000 AU यहीं से अब तक सीधे न दिखे ऊर्ट बादल की अनुमानित भीतरी सीमा शुरू हो सकती है।
5. अधिकतम लगभग 100,000 AU मॉडलों के अनुसार बहुत धीमी कक्षाओं वाले धूमकेतुओं का भंडार यहाँ तक फैल सकता है।

क्या वॉयजर यान सौर मंडल से पूरी तरह बाहर निकल चुके हैं?

दोनों वॉयेजर ऐसे मार्ग पर नहीं हैं जो सूर्य का चक्कर लगाकर उन्हें वापस ले आए। ग्रहों के पास से गुजरने पर उन्हें इतनी गति मिली कि वे सौर मंडल से बाहर जाने वाले पलायन पथ पर चल पड़े। फिर भी उनकी वर्तमान स्थिति पूरे सौर मंडल की सीमा नहीं बन जाती। कोई पिंड सूर्य के गुरुत्व से बँधा है या नहीं और उसी क्षेत्र में सूर्य की परिक्रमा करने वाले दूसरे पिंड मौजूद हैं या नहीं—ये दो अलग प्रश्न हैं।

वॉयेजर लगभग 120 AU पर अंतरतारकीय प्लाज़्मा में पहुँचे। फिर भी जिस दूरी पर ऊर्ट बादल शुरू होने का अनुमान है, वहाँ पहुँचने में लगभग 300 वर्ष लगेंगे। उसकी सबसे बाहरी अनुमानित सीमा पार करने में लगभग 30,000 वर्ष लग सकते हैं। इसका अर्थ यह नहीं कि यान इतने समय तक सूर्य की परिक्रमा करेंगे। यह तुलना केवल दिखाती है कि सौर पवन की सीमा और दूरस्थ पिंडों की सीमा के बीच कितना बड़ा अंतर है।

सौर मंडल की सीमा कहाँ तक मानी जाए?

यदि ग्रहों की सीमा पूछी जाए तो उत्तर नेपच्यून है। बहुत से बर्फीले पिंडों वाली चक्राकार पट्टी की बात हो तो उत्तर काइपर बेल्ट है। सौर पवन की सीमा हीलियोपॉज़ है। यदि सूर्य की परिक्रमा करने वाले सबसे दूर के पिंड भी शामिल हों, तो दसियों हजार AU तक फैले होने का अनुमान रखने वाले ऊर्ट बादल पर विचार करना होगा। इनमें केवल एक उत्तर सही और बाकी गलत नहीं हैं; सीमा इस बात के साथ बदलती है कि हम किस चीज का अंत पूछ रहे हैं।

वॉयेजर का अंतरतारकीय अंतरिक्ष में प्रवेश सौर मंडल के समाप्त होने वाले किसी एक बिंदु की खोज नहीं था। यह उस प्लाज़्मा सीमा को दो दिशाओं में सीधे पार करने की घटना थी जहाँ सूर्य का वातावरण तारों के बीच के वातावरण से मिलता है। सौर मंडल के किनारे को सही-सही बताने के लिए संख्या के साथ यह भी कहना होगा कि वह “किस चीज का किनारा” है।

स्रोत

• NASA — Voyager 2 Instruments at the Heliopause
• Nature Astronomy — Voyager 2 Plasma Observations of the Heliopause
• Nature Astronomy — Plasma Densities Near and Beyond the Heliopause
• NASA Science — Oort Cloud Facts and Distance Ranges
• NASA Science — Kuiper Belt Facts
• NASA Science — Criteria for the Edge of the Solar System
• Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy — Stellar and Galactic Perturbations of Oort-Cloud Comets