بلیک ہول کا روشنی کا حلقہ، ایک آپٹیکل فائبر کے اندر

خلل زدہ بلیک ہول فوراً خاموش نہیں ہوتا۔ وہ مدھم پڑتی ہوئی ارتعاشات خارج کرتا ہے، جنہیں شبہ معمول موڈز (quasinormal modes) کہا جاتا ہے، جن کے تعدد بلیک ہول کی جیومیٹری پر منحصر ہوتے ہیں۔ انہیں ناپنا — “بلیک ہول طیف بینی” — ان خصوصیات تک رسائی دیتا ہے جو براہِ راست دیکھی نہیں جا سکتیں۔ لیکن یہ موڈز پورے زمان و مکاں پر منحصر ہیں، افق سے لے کر لامتناہی تک، جس کی وجہ سے ان کا تجزیہ اور مشاہدہ مشکل ہے۔

ایک مفید شارٹ کٹ روشنی کا حلقہ (light ring) ہے: وہ غیر مستحکم دائری مدار جس پر روشنی بلیک ہول کے گرد چکر لگا سکتی ہے۔ مناسب حد میں اس مدار کی خصوصیات براہِ راست شبہ معمول موڈز کی خصوصیات سے جڑی ہوتی ہیں۔ حلقے پر موجود لہر ایک مخصوص شرح سے جھولتی ہے اور آہستہ آہستہ اس سے رِس کر نکلتی ہے۔

روشنی کی پلسوں سے بنا بلیک ہول

مماثل نظام، جن میں عام لہریں ملتی جلتی مساواتوں کی پابندی کرتی ہیں، خمیدہ زمان و مکاں کی ریاضی کو دہرا سکتے ہیں۔ بورگونی کی کارنو بین الشعبہ جاتی تجربہ گاہ (Université Bourgogne Europe اور CNRS، دیژوں) کے آر. تیریئے، جے. فاتوم، بی. کیبلر اور تھیو تورس ایک آپٹیکل فائبر استعمال کرتے ہیں۔

“بلیک ہول” لیزر کی ایک شدید اور بہت مختصر پلس ہے جو سفر کرتے ہوئے اپنی شکل برقرار رکھتی ہے: ایک سولیٹون (soliton)۔ اسی رفتار سے چلنے والی ایک کمزور، مسلسل جانچ لہر سولیٹون کو ایک رکاوٹ کے طور پر دیکھتی ہے، جو بلیک ہول کے گرد کے خطے کا کردار ادا کرتی ہے۔ آپٹکس میں، اصل بلیک ہول کے گرد کے برعکس، روشنی منتشر (dispersive) ہوتی ہے — مختلف رنگ مختلف رفتار سے چلتے ہیں — اس لیے پہلے تصورات کو نئے سرے سے وضع کرنا پڑا۔

مدار سے کاسٹک تک

ٹیم کا نظریاتی قدم روشنی کے حلقے کو ایک کاسٹک (caustic) سے جوڑنا ہے: وہ کنارہ جہاں روشنی کی بہت سی شعاعیں اکٹھی ہو جاتی ہیں۔ سولیٹون میں سے شعاعوں کا راستہ کھینچنے سے پتا چلتا ہے کہ یہ مکان اور زمان میں ایک منتشر کرنے والے عدسے کی طرح کام کرتا ہے۔ اس سے بننے والے کاسٹک کے بیرونی کنارے کا سراغ رکاوٹ کی چوٹی تک — یعنی روشنی کے حلقے تک — لگایا جا سکتا ہے۔ اس کی رفتار حلقے کا جھولنا بتاتی ہے؛ شعاعیں کتنی تیزی سے ایک دوسرے سے دور ہوتی ہیں، اس سے لہروں کے رِسنے کی شرح ملتی ہے۔ یہ تصویر اس وقت بھی کام کرتی ہے جب رکاوٹ سفر کے دوران بدلتی ہے، ایک ایسی صورت جہاں روشنی کے حلقے کی عام تعریف ناکام ہو جاتی ہے۔

پیش گوئی ٹھوس ہے: جانچ لہر کے طیف میں ایک سطح مرتفع (plateau) نظر آنی چاہیے، جس کے کنارے روشنی کے حلقے کے موڈ کے جھولنے سے طے ہوں اور کناروں سے آگے کی گراوٹ اس کے مدھم پڑنے سے۔

پیمائش

مصنفین کے الفاظ میں یہ ترتیب “کافی سادہ” ہے: ایک تجارتی فائبر لیزر جو تقریباً 0.7 پیکو سیکنڈ لمبی پلسیں دیتا ہے، ایک مسلسل جانچ لیزر، اور ایک 5 کلومیٹر لمبا فائبر جس کا انتشار 1,543 نینومیٹر پر صفر ہو جاتا ہے۔ پلس کی چوٹی کی طاقت فائبر کے ساتھ ساتھ آہستہ آہستہ اوپر نیچے ہوتی ہے، اس لیے ٹیم نے وہ مستقل سولیٹون شناخت کیا جس کا کاسٹک اصل کاسٹک سے سب سے زیادہ ملتا ہے — تقریباً 5.2 واٹ اور 780 فیمٹو سیکنڈ چوڑا، 1,560 نینومیٹر پر داخل کی گئی پلس کے لیے۔

تجربہ دو پمپ طول موجوں، 1,555 اور 1,560 نینومیٹر، پر کیا گیا۔ دونوں صورتوں میں ناپا گیا طیف متوقع شکل دکھاتا ہے: جانچ کی طول موج پر ایک تیز چوٹی، پیش گوئی کیے گئے کناروں کے درمیان ایک سطح مرتفع، اور ایسی گراوٹ جو روشنی کے حلقے کے نظریاتی موڈ سے مطابقت رکھتی ہے۔

دو پمپ طول موجوں کے لیے ناپے گئے (نارنجی)، نقلی (نیلا) اور نظریاتی (سیاہ) طیف؛ ڈیش والی لکیریں روشنی کے حلقے کی وہ طول موجیں ظاہر کرتی ہیں جو سطح مرتفع کی حد بندی کرتی ہیں۔ — شکل 4، Terrier et al. (2026)، arXiv:2610.01706۔

یہ مطابقت روشنی کے حلقے کے تعدد کے دونوں حصوں پر منحصر ہے: اس کا جھولنا اور اس کا مدھم پڑنا۔ پچھلے کاموں میں صرف جھولنا ناپا گیا تھا، اس لیے مصنفین اپنے نتیجے کو “روشنی کے حلقے کی مماثل گمک کا پہلا مکمل مشاہدہ” قرار دیتے ہیں۔

بلیک ہول طیف بینی کے لیے ایک تجرباتی میز

فائبر بلیک ہول نہیں ہے، اور اس مماثلت کے ساتھ اپنی کچھ اضافی طبیعیات بھی آتی ہے، جیسے انتشار۔ لیکن یہ ایک سستی اور قابلِ کنٹرول تجرباتی میز فراہم کرتا ہے جس پر روشنی کے حلقوں، کاسٹکس اور شبہ معمول موڈز کے باہمی تعلق کو جانچا جا سکتا ہے — ان حالات میں بھی جہاں “بلیک ہول” وقت کے ساتھ بدلتا ہے۔ مصنفین اسے بلیک ہول طیف بینی کی ایک مماثل شکل کی جانب ایک قدم سمجھتے ہیں۔