পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর যে নক্ষত্রের মৃত্যুপূর্ব ভর সূর্যের ভরের 1.4 গুণের বেশি, সেটি কখনো শ্বেত বামন হতে পারে না। সূর্যের ভরের 1.4 গুণ এই ভরসীমাকে চন্দ্রশেখর সীমা বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর জ্বালানি শেষ হলে ফিউশন বিক্রিয়া বন্ধ হয় এবং বহির্মুখী চাপ কমে যায়। মহাকর্ষের কারণে কোর সংকুচিত হয়ে ঘনত্ব ও তাপমাত্রা বাড়ে, কিন্তু বাইরের আবরণ ফুলে অনেক বড় হয়ে যায়। আবরণ প্রসারিত হওয়ায় নক্ষত্রের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা কমে যায়, ফলে নির্গত বিকিরণ লালচে দেখায়। এ অবস্থার নক্ষত্রকে রক্তিম দৈত্য বলে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর A এর ভর $1.2M_0 < 1.4M_0$, অর্থাৎ চন্দ্রশেখর সীমার কম। হাইড্রোজেন শেষ হলে কোর সংকুচিত হয়ে ঘনত্ব ও তাপমাত্রা বাড়ে, কিন্তু হিলিয়াম ফিউশন শুরু করার মতো তাপমাত্রা হয় না। বাইরের আবরণ স্ফীত হয়ে তাপমাত্রা কমে এবং নক্ষত্রটি রক্তিম দৈত্য হয়। এরপর বাইরের আবরণ বিচ্ছিন্ন হয়ে গেলে অবশিষ্ট অংশ শ্বেত বামনে পরিণত হয়। শ্বেত বামন তাপীয় শক্তি বিকিরণ করে ধীরে ধীরে স্তিমিত হয়ে কালো বামনে পরিণত হয় এবং এভাবে নক্ষত্রটির জীবনচক্র শেষ হয়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর B এর মৃত্যুপূর্ব ভর $2.2M_0$ যা $1.4M_0$ ও $3M_0$ এর মধ্যে এবং C এর মৃত্যুপূর্ব ভর $5M_0 > 3M_0$। এই দুটি নক্ষত্রই চন্দ্রশেখর সীমার বেশি ভরের হওয়ায় শ্বেত বামন না হয়ে সুপারনোভা বিস্ফোরণের মধ্য দিয়ে মৃত্যুবরণ করবে। বিস্ফোরণে বহিরাবরণ ভেঙে যায় এবং কোর অবশিষ্ট থাকে। B এর কোর তীব্র সংকোচনে ইলেকট্রন ও প্রোটন মিলে নিউট্রন তৈরি করে ($p^+ + e^- \to n + \gamma$)। নিউট্রন ডিজেনারেট অবস্থায় নিউট্রন গ্যাস বহির্মুখী চাপ সৃষ্টি করে মহাকর্ষীয় সংকোচনকে প্রতিহত করে, ফলে স্থিতিশীল নিউট্রন তারকা তৈরি হয়। কিন্তু C এর মৃত্যুপূর্ব ভর $3M_0$ এর বেশি হওয়ায় কোনো চাপই মহাকর্ষীয় সংকোচনকে থামাতে পারে না। সংকোচন চলতে থাকে এবং নক্ষত্রটি কৃষ্ণ বিবরে পরিণত হয়, যার আকর্ষণ থেকে আলোও বেরিয়ে আসতে পারে না। অর্থাৎ B এর শেষ পরিণতি নিউট্রন তারকা এবং C এর কৃষ্ণ বিবর। অন্যদিকে A এর ভর কম হওয়ায় এর সংকোচন তীব্র নয়। এই নক্ষত্র শুধু বাইরের আবরণ ছেড়ে দিয়ে নেবুলা সৃষ্টি করে এবং শ্বেত বামন হিসেবে স্তিমিত হয়ে যায়, কোনো প্রচণ্ড বিস্ফোরণ ঘটে না। তাই এর মৃত্যু তুলনামূলকভাবে নীরব।