نیوٹران تاریاں دی اک ٹکر جیہنوں بنن وچ 12 ارب سال لگے

2017 وچ، LIGO تے Virgo ڈیٹیکٹراں نے دو نیوٹران تاریاں (neutron stars) دیاں کششی لہراں (gravitational waves) پھڑیاں جو اک دوجے ول چکر کھاندے ڈِگ رہے سن: GW170817۔ فیر دوربیناں نے آپ دھماکا ویکھیا، گاما شعاعاں دا اک جھٹکا تے اک چمکدا کلونووا (kilonova)، NGC 4993 گلیکسی وچ۔ اوس توں بعد نیوٹران تاریاں دی اک دوجی ٹکر، GW190425، لبھی گئی اے، پر اوہدی تھاں ماڑی طرحاں پتا لگی تے کوئی روشنی نہیں لبھی۔ ایس لئی GW170817 اجے وی اکلا کششی لہراں والا واقعہ اے جو کدی کسے گلیکسی نال جوڑیا گیا اے۔

اوہ گلیکسی اک سراغ اے۔ یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، سانتا کروز (University of California, Santa Cruz) دے Ryan Foley نے ایہنوں ورت کے پچھیا کہ اجیہے جوڑے رَلن توں پہلاں کِنا چِر اڈیکدے نیں — تے اک اجیہا جواب لبھیا جو عام تصویر وچ نہیں بیٹھدا۔

اڈیک دا ویلا

فلکیات دان ایہنوں دیر دا ویلا (delay time) آکھدے نیں: تاریاں دے جمن تے ٹکر وچکار دا ویلا۔ اک واری دو نیوٹران تارے بن جان، تے اوہ ہولی ہولی کششی لہراں راہیں اپنی مداری توانائی گواندے نیں۔ ایہدے وچ لگن والا ویلا اوہناں دی وِتھ دی چوتھی طاقت (fourth power) نال ودھدا اے، ایس لئی نیڑے جمے جوڑے چھیتی رَلدے نیں تے دُور جمے جوڑے دیر نال۔

شروعاتی وِتھاں دی اک وسیع حد لئی، ایہدے توں اک سادہ اصول نکلدا اے: دیر دے ویلے دی فی اکائی ٹکراں دی گنتی 1 تقسیم دیر وانگ گھٹدی اے۔ لگ بھگ 10 ملین سال دی گھٹ توں گھٹ دیر جوڑ دیو، تے تہانوں معیاری (canonical) ونڈ ملدی اے۔ ایہدا سنیہا: بہتے جوڑے اپنے تاریاں دے جمن توں چھیتی بعد رَل جاندے نیں، تے کجھ ای ارباں سال اڈیکدے نیں۔

NGC 4993 دی عمر کڈھنا

NGC 4993 اک «ابتدائی قسم» (early-type) دی گلیکسی اے، اوس جماعت دی جیہنوں فلکیات دان S0 آکھدے نیں۔ جتھے کلونووا چمکیا سی اوس تھاں دے نیڑے نہ کوئی تاریاں دا جھرمٹ اے تے نہ تارے بناؤن والا کوئی علاقہ، ایس لئی جوڑا غالباً ٹکر توں بہت پہلاں، گلیکسی وچ کسے ہور تھاں بنیا سی۔ ایس لئی Foley نے ساری گلیکسی دے تاریاں دا ماڈل بنایا، الٹراوائلٹ توں انفراریڈ تیکر 14 رنگاں وچ ناپاں نوں Very Large Telescope اُتے لگے MUSE آلے دے اک طیف (spectrum) نال جوڑ کے۔

ایہہ فِٹ گلیکسی دی تریخ نوں 20 ویلے دے خانیاں وچ ونڈدا اے تے ہر اک نوں آزادی نال تارے بناؤن دیندا اے۔ نتیجہ بہت صاف اے۔ ایہدے تاریاں دی اوسط عمر 12.4 ارب سال اے (11.7 تے 12.9 دے وچکار، 90% بھروسے نال)۔ تارے بنن دا سکھر 12.5 تے 13 ارب سال پہلاں دے وچکار سی، 54 سورجی کمیت (solar masses) دے نویں تارے فی سال، تے پچھلے 9 ارب سال توں ایہہ اک سورجی کمیت فی سال توں تھلے رہیا اے۔ گلیکسی دی لگ بھگ 96% کمیت 10.2 ارب سال پہلاں تھاں اُتے سی۔ گلیکسی دوالے خول لگ بھگ اک ارب سال پہلاں دی اک نکی ٹکر ول اشارہ کردے نیں، پر طیف وچ اوہناں جوان تاریاں دا کوئی نشان نہیں جو اوہ بنا سکدی سی۔

ایس لئی GW170817 دی دیر غالباً لگ بھگ 12 ارب سال سی۔

1.8% دا امکان

فیر Foley نے ایس عمر نوں تارے بنن دی کائناتی تریخ، LIGO-Virgo-KAGRA collaboration دی ناپی ٹکراں دی شرح تے دو لبھیاں ٹکراں نال جوڑیا۔

معیاری ونڈ تحت، اج ویکھی گئی 10 ارب سال دی دیر والی ہر ٹکر لئی، 1 ارب سال دی دیر والیاں لگ بھگ 2 تے 100 ملین سال دی دیر والیاں 16 ہونیاں چاہیدیاں نیں (دیر دے ویلیاں دے اکو جِنے پھیلاؤ لئی)۔ ایس گل دا امکان کہ کوئی لبھی ٹکر GW170817 جِنی پرانی ہووے صرف 1.8% اے۔ وجہ سِدھی اے: NGC 4993 نے اپنے ادھے تارے 12.6 ارب سال توں ودھ پہلاں بنا لئے سن، جدکہ پوری کائنات نے اوس ویلے تیکر اپنے صرف 1.1% تارے بنائے سن۔

اوسطاً، فلکیات داناں نوں ایہدے ورگی اک دی امید رکھن توں پہلاں 55 ہور کھوجاں دی لوڑ ہووے گی۔ فیر وی کدی وی تھاں لبھی جان والی پہلی ٹکر ای اوہ اَن ملدا معاملہ نکلی۔

ڈیٹا کیہ پسند کردا اے

جدوں گھٹ توں گھٹ دیر کھلی چھڈی جاوے، تے ڈیٹا بہت لمی دیر دی حمایت کردا اے۔ اک ونڈ جیہدے وچ کوئی جوڑا 12.6 ارب سال توں پہلاں نہیں رَلدا، معیاری ونڈ نالوں 40 توں 140 دے ضرب نال پسند کیتی جاندی اے، ایس گل اُتے منحصر کہ ٹکراں دی شرح کیویں شامل کیتی جاوے، تے چھوٹیاں گاما شعاعی چمکاں (short gamma-ray bursts) تے آکاش گنگا (Milky Way) دے دوہرے نیوٹران تاریاں توں کڈھیاں ونڈاں نالوں 80 توں 280 نال۔ اک طریقے وچ، گھٹ توں گھٹ دیر 90% بھروسے نال 7.5 ارب سال توں ودھ اے۔

نکلن دے تن رستے

معیاری تصویر بچی رہن لئی، چھوٹی دیر والیاں ٹکراں «غائب» ہونیاں چاہیدیاں نیں۔ Foley تن وضاحتاں گِنواؤندے نیں۔

جوڑے منے گئے نالوں کِتے ودھ وِتھ اُتے جم سکدے نیں۔ 10 ارب سال دی گھٹ توں گھٹ دیر دا مطلب اے کہ 1.5 سورجی کمیت والے نیوٹران تاریاں دا کوئی جوڑا 0.021 فلکیاتی اکائیاں (astronomical units؛ دھرتی تے سورج دے وچکارلے فاصلے دا 0.021 گُنا) توں نیڑے شروع نہیں ہوندا۔ Foley نوں ایہہ اَن ہونا لگدا اے: ایہہ جانے پچھانے دوہرے نیوٹران تاریاں تے بھارے جوڑے تاریاں نال ٹکراوے گا۔
ڈیٹیکٹراں توں بہت ساریاں ٹکراں رہ گئیاں ہون۔ Foley ایہنوں بہت ای اَن ہونا آکھدے نیں۔
جوڑے بنن دا کوئی ہور طریقہ، لمیاں دیراں نال، عام طریقے دا مقابلہ کر سکدا اے یا اوہدے اُتے حاوی ہو سکدا اے۔

Foley تیجے نوں ترجیح دیندے نیں۔ سب توں ودھ امید والا امیدوار تاریاں دے سنگھنے جھرمٹ (dense star clusters) نیں، جتھے تاریاں دے کششی ٹاکریاں راہیں جوڑے بن سکدے نیں، کائنات دی عمر دے نیڑے دیراں نال۔ آکاش گنگا وچ جانے پچھانے لگ بھگ 24 دوہرے نیوٹران تاریاں وچوں، اک پکا تے تن اَن پکے گولائی والے جھرمٹاں (globular clusters) وچ بیٹھے نیں، جو تاریاں دے سنگھنے جھرمٹ دی اک قسم اے۔ پر GW170817 والی تھاں اُتے کوئی جھرمٹ نہیں دسیا، تے حالیہ نظریہ جھرمٹاں وچ بہت گھٹ ٹکراں دی پیشین گوئی کردا اے: شرح امید نالوں ودھ ہونی پئے گی۔

اک واقعے توں اگے لہراں

جے ٹکراں اینا چِر اڈیکدیاں نیں، تے اوہ اوہناں «r-process» عنصراں نال، جیویں یوروپیم (europium)، جو اوہ گھڑدیاں نیں، جوان آکاش گنگا نوں بھرن لئی بہت دیر نال اپڑدیاں نیں۔ تے نویاں ٹکراں دی روشنی لبھن والیاں اوہ کھوجاں جو تارے بناؤن والیاں گلیکسیاں نوں پہل دیندیاں نیں، شاید سب توں ودھ امید والیاں گلیکسیاں ول نشانہ نہ لا رہیاں ہون۔ 10 ارب سال دی گھٹ توں گھٹ دیر نال، کائنات دے 10 ارب سال دی ہون توں پہلاں کوئی اجیہی ٹکر نہیں ہو سکدی سی، ایس لئی آؤن والے ڈیٹیکٹر وڈیاں دوریاں اُتے ایہناں نوں کِتے گھٹ ویکھن گے۔

ایہہ سب کجھ دو واقعیاں اُتے ٹکیا اے، جیہناں وچوں صرف اک دی تھاں لبھی گئی۔ Foley نوں امید اے کہ ہور کھوجاں تصویر نوں ودھ صاف کرن گیاں، تے اوہناں نوں شک اے کہ اصل ونڈ گھٹ توں گھٹ دیر والے اک اکلے طاقتی قانون (power law) نالوں گھٹ سادہ اے۔