ब्रह्मांडीय धूल और सूर्य का कोरोना: क्या ये छोटे-छोटे कण सूर्य के वायुमंडल के लाखों डिग्री के तापमान का रहस्य सुलझा सकते हैं?

जहाँ चुंबकीय तरंगें और नैनोफ्लेयर प्रमुख सिद्धांत हैं, वहीं एक कम चर्चित विचार सूर्य के निकट ब्रह्मांडीय धूल के कणों (Cosmic Dust Grains) से जुड़ा है। क्या ये छोटे-छोटे कण, जो अपने जड़त्व और विद्युत-चुम्बकीय बलों के बीच फंसे होते हैं, कोरोना को गर्म करने में कोई भूमिका निभा सकते हैं?

कोरोनल हीटिंग प्रॉब्लम: हम क्या जानते हैं?

कोरोना को गर्म करने वाले मुख्य दो प्रकार के मॉडल हैं:

• तरंग तापन (Wave Heating): सूर्य की सतह के नीचे उत्पन्न चुंबकीय या अशांत तरंगें ऊपर की ओर यात्रा करती हैं और कोरोना में अपनी ऊर्जा का क्षय करती हैं ।
• नैनोफ्लेयर तापन (Nanoflare Heating): लगातार होने वाली छोटी चुंबकीय पुनर्संयोजन (magnetic reconnection) घटनाएँ, जिन्हें माइक्रोफ्लेयर और नैनोफ्लेयर कहा जाता है, सामूहिक रूप से कोरोना को गर्म करती हैं ।

अब तक कोई एक सिद्धांत सार्वभौमिक रूप से स्वीकार नहीं किया गया है । पार्कर सोलर प्रोब (Parker Solar Probe) के हालिया आंकड़ों से पता चला है कि सतह के नीचे की अशांति से उत्पन्न चुंबकीय तरंगें आयनों को ऊर्जा प्रदान कर सकती हैं, जो तरंग-आधारित मॉडलों का समर्थन करता है । वहीं, अन्य अध्ययन नैनोफ्लेयर को प्रमुख कारण मानते हैं, क्योंकि एक्स-रे अवलोकनों में 10 मिलियन K तापमान वाले प्लाज़्मा का पता चला है, जो केवल आवेगपूर्ण ऊर्जा विस्फोटों से ही उत्पन्न हो सकता है ।

ब्रह्मांडीय धूल के कण कहाँ फिट बैठते हैं?

अंतरग्रहीय धूल का घनत्व सूर्य की ओर बढ़ता है और F-कोरोना में अधिकतम होता है, जहाँ धूल-प्रकीर्णित श्वेत प्रकाश, लगभग 3 सौर त्रिज्या से ऊपर इलेक्ट्रॉन K-कोरोना पर हावी हो जाता है । सूर्य के निकट, ये धूल के कण तीव्र पराबैंगनी विकिरण और प्लाज़्मा प्रवाह के संपर्क में आने से विद्युत आवेशित हो जाते हैं ।

कोरोना को गर्म करने में इनकी भूमिका अप्रत्यक्ष है, लेकिन विचारणीय है:

• पदार्थ का इंजेक्शन: जब धूल के कण टकराव या उर्ध्वपातन (sublimation) के कारण नष्ट हो जाते हैं, तो वे आसपास के वातावरण में परमाणु और आयन छोड़ते हैं, जो सौर हवा और कोरोना में भारी आयनों की आपूर्ति करते हैं ।
• आवेशित नैनोकणों की गतिशीलता: बहुत छोटे कणों (1-10 nm) में आवेश-से-द्रव्यमान अनुपात (charge-to-mass ratio) अधिक होता है, जिससे उनकी गति विद्युत-चुम्बकीय बलों से काफी प्रभावित होती है। एक प्रस्तावित तंत्र के अनुसार, आवेशित नैनोकणों का चुंबकीय फँसाव (magnetic trapping) गर्म कणों को तारे के पास अधिक समय तक रोके रख सकता है ।

हालांकि, यह जोर देना ज़रूरी है कि धूल-संचालित तापन मुख्यधारा के कोरोनल-हीटिंग साहित्य में एक प्रमुख दावेदार नहीं है ।

दो प्रतिस्पर्धी प्रभाव: धूल का द्रव्यमान बनाम धूल का आवेश

यह सैद्धांतिक प्रतिस्पर्धा इस बात से संबंधित है कि धूल के कण द्वारा अर्जित ऊर्जा का अंततः क्या होता है—क्या यह स्थानीय रूप से जमा होती है या क्षय होने से पहले कहीं और स्थानांतरित हो जाती है ।

1. कण का द्रव्यमान और जड़त्व — स्थानीय ऊर्जा विमोचन

बड़े और भारी धूल के कण विद्युत-चुम्बकीय बलों द्वारा आसानी से नियंत्रित नहीं होते। एक भारी कण, जो चुंबकीय क्षेत्रों से कमज़ोर रूप से जुड़ा होता है, एक प्रक्षेप्य (ballistic) प्रक्षेपवक्र का अनुसरण करता है। जब ऐसा कण टकराता है, टूटता है या नष्ट होता है, तो इसकी गतिज ऊर्जा आसपास के पदार्थ में स्थानीय रूप से ऊष्मा, आयनीकरण या उत्तेजना के रूप में जमा हो जाती है। यह स्थानीय तापन का पक्षधर है।

2. कण का आवेश और आवेश-से-द्रव्यमान अनुपात — ऊर्जा परिवहन

बहुत छोटे कणों (नैनोपार्टिकल्स) में आवेश-से-द्रव्यमान अनुपात अधिक हो सकता है, जिससे उनकी गति विद्युत-चुम्बकीय बलों से अधिक प्रभावित होती है । आवेशित नैनोकण तारकीय चुंबकीय क्षेत्रों में फँस सकते हैं या उनके द्वारा निर्देशित हो सकते हैं, जिससे उनका ठहराव समय बढ़ जाता है । इस स्थिति में, कण से जुड़ी ऊर्जा चुंबकीय संरचनाओं के साथ स्थानांतरित हो सकती है, न कि उस स्थान पर तुरंत जारी होती है जहाँ कण ने पहली बार ऊर्जा प्राप्त की थी। यह गैर-स्थानीय ऊर्जा निक्षेपण का पक्षधर है।

मूल प्रश्न यह है: क्या कण का जड़त्व हावी होता है, जिससे स्थानीय घर्षण या टकराव से तापन होता है, या इसका विद्युत-चुम्बकीय युग्मन हावी होता है, जो ऊर्जा को चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के साथ ले जाने की अनुमति देता है? परिणाम कण के आकार, सतही आवेश, स्थानीय प्लाज़्मा स्थितियों और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत पर निर्भर करता है।

एक महत्वपूर्ण चेतावनी

द्रव्यमान बनाम आवेश की यह प्रतिस्पर्धा धूल भरे प्लाज़्मा भौतिकी (dusty plasma physics) के भीतर एक प्रशंसनीय अवधारणा है और इस विचार के अनुरूप है कि आवेशित नैनोकण तारकीय चुंबकीय क्षेत्रों से काफी प्रभावित हो सकते हैं । लेकिन यह मुख्यधारा के कोरोनल-हीटिंग बहस का मानक हिस्सा नहीं है । धूल एक सहायक या स्थानीय भूमिका निभा सकती है, लेकिन वर्तमान साक्ष्य कोरोना के लाखों डिग्री के तापमान के प्राथमिक स्पष्टीकरण के रूप में धूल-द्रव्यमान बनाम आवेश प्रतिस्पर्धा का समर्थन नहीं करते हैं ।

कोरोनल हीटिंग की समस्या अनसुलझी है, और यह संभावना है कि कई तंत्र एक साथ काम करते हैं। जैसा कि एक समीक्षा में कहा गया है, 'कोरोनल हीटिंग की समस्या को एक बार और हमेशा के लिए हल करने वाला कोई एक भौतिकी का टुकड़ा शायद नहीं है' ।