بھاری میتھانول، آخرکار خلا میں مل گیا

ڈیوٹیریم ہائیڈروجن کا بھاری آئسوٹوپ ہے۔ ہماری کہکشاں میں ہر 1,00,000 ہائیڈروجن ایٹموں کے مقابلے میں تقریباً 1.6 ڈیوٹیریم ایٹم ہیں۔ پھر بھی مالیکیولی بادلوں کے ٹھنڈے اور گھنے مرکزوں میں، جہاں ستارے جنم لیتے ہیں، ڈیوٹیریم والے مالیکیول اس تناسب کی توقع سے کئی درجے (orders of magnitude) زیادہ وافر ہو سکتے ہیں۔ اتنے کم درجۂ حرارت پر چند کلیدی تعاملات مسلسل ڈیوٹیریم کو مالیکیولوں میں منتقل کرتے رہتے ہیں، اور یہ اثر وقت کے ساتھ بڑھتا ہے۔ اس طرح کسی مالیکیول میں ڈیوٹیریم کی مقدار یہ اشارہ دے سکتی ہے کہ وہ کب اور کہاں بنا۔

سب سے عام پیچیدہ مالیکیول

میتھانول (CH₃OH) ستاروں کی پیدائش والے علاقوں میں سب سے وافر “پیچیدہ نامیاتی مالیکیول” ہے — یعنی کاربن والے ایسے مالیکیول جن میں چھ یا اس سے زیادہ ایٹم ہوں۔ یہ زیادہ تر کسی ستارے کے روشن ہونے سے پہلے کے ٹھنڈے مرحلے میں گرد کے ذرات پر برف کی تہوں میں بنتا ہے، اور زیادہ پیچیدہ مالیکیولوں کی طرف ایک زینہ ہے۔

میتھانول میں چار ہائیڈروجن ایٹم ہوتے ہیں: تین کاربن والے سرے پر، ایک آکسیجن والے سرے پر۔ کاربن کی طرف ایک، دو یا تین ڈیوٹیریم ایٹموں والی شکلیں پہلے ہی خلا میں دریافت ہو چکی تھیں۔ مکمل طور پر ڈیوٹیریٹڈ شکل CD₃OD، جس میں چاروں ڈیوٹیریم ہیں، کے صرف اشارے ملے تھے۔ اس کے ریڈیو نشان کی تجربہ گاہی پیش گوئیاں 2023 سے موجود ہیں۔

IRAS4A2 سے دس لکیریں

بون میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ برائے ریڈیو فلکیات کے اے بیلوش اور یورپ، امریکہ اور ایشیا کے ساتھیوں نے COMPASS استعمال کیا، جو ALMA ریڈیو دوربینوں کے نیٹ ورک کے ساتھ گیارہ کم کمیت والے نوجوان ستاروں کا ایک بڑا سروے ہے جن میں “ہاٹ کورینو” ہیں — گرم، مختصر علاقے جہاں برفیلے مالیکیول بخارات بن کر ریڈیو طولِ موج پر چمکتے ہیں۔ انہوں نے IRAS4A2 پر توجہ دی، جو 290 پارسیک دور NGC 1333 بادل میں ایک جوڑے کا ایک ستارہ ہے۔ یہی وہ جگہ ہے جہاں کسی نوجوان ستارے کے گرد پہلی بار مکمل طور پر ڈیوٹیریٹڈ امونیا کی شناخت ہوئی تھی۔

آسمان کی 279 سے 312 گیگاہرٹز تک کی فریکوئنسیوں کو کھنگالتے ہوئے ٹیم نے تقریباً 200 کیلون درجۂ حرارت پر میتھانول اور اس کی تمام شکلوں کے اخراج کا ماڈل بنایا۔ ہر وہ میتھانول شکل نظر آئی جس کا ریڈیو فنگر پرنٹ عوامی طور پر دستیاب ہے۔ ان میں: CD₃OD، دس واضح طور پر دریافت شدہ لکیروں کے ساتھ۔ یہ خلا میں مکمل طور پر ڈیوٹیریٹڈ میتھانول کی پہلی پختہ دریافت ہے — اور، جیسا کہ مصنفین نوٹ کرتے ہیں، بین النجمی وسط میں چار ڈیوٹیریم ایٹموں والے کسی بھی مالیکیول کی پہلی شناخت۔ یہ وہاں موجود میتھانول کا تقریباً 10,000 میں سے 4 حصے ہے۔

چھپنے والا میتھانول

اس کے ساتھ ایک معمہ بھی آیا۔ کاربن-13 اور آکسیجن-18 والی اپنی نایاب شکلوں کے مقابلے میں عام میتھانول بہت کم معلوم ہوا — تقریباً 7 سے 11 گنا کم — جبکہ نایاب شکلیں آپس میں معقول طور پر میل کھاتی تھیں۔ مصنفین نتیجہ نکالتے ہیں کہ عام میتھانول کی مقدار غالباً کم اندازہ کی گئی ہے، شاید اس لیے کہ اس کا اخراج ہموار بادل کے بجائے گچھوں سے آتا ہے۔ اس لیے انہوں نے ڈیوٹیریم کے تناسب کا حساب لگانے کے لیے نایاب شکلوں کو متبادل کے طور پر استعمال کیا۔

ڈیوٹیریم اتفاق سے کہیں زیادہ جمع ہوتا ہے

اگر ڈیوٹیریم ایک مقررہ امکان کے ساتھ محض بے ترتیب طور پر ہائیڈروجن کی جگہ لیتا، تو ہر شکل ڈیوٹیریم اور ہائیڈروجن کے ایک ہی تناسب کی طرف اشارہ کرتی۔ اس کے بجائے اخذ کردہ تناسب ڈیوٹیریم ایٹموں کی تعداد کے ساتھ بڑھتا ہے: ایک ڈیوٹیریم والی شکلوں کے لیے تقریباً 1 فیصد، دو اور تین ڈیوٹیریم والی شکلوں کے لیے 9 سے 23 فیصد، اور CD₃OD کا CH₃OD سے موازنہ کرنے پر تقریباً 41 فیصد۔ IRAS4A2 میں یہ نمونہ ایک اور نوجوان ستارے BHR71-IRS1 سے تقریباً ہوبہو ملتا ہے، اور کم کمیت والے دوسرے ابتدائی ستاروں (protostars) سے مشابہ ہے۔

ماڈل بھاری سرے پر چوک جاتے ہیں

ٹیم نے ان تناسبات کا موازنہ پانچ شائع شدہ کیمیائی ماڈلز سے کیا جو بتاتے ہیں کہ میتھانول اور اس کی ڈیوٹیریٹڈ شکلیں کیسے بنتی ہیں۔ یہ سب کئی ڈیوٹیریم والی شکلوں کو کم اندازہ کرتے ہیں، عموماً ایک سے دو درجوں (orders of magnitude) تک — اور ایک ماڈل میں CD₃OD کے لیے تقریباً پانچ درجوں تک۔ مصنفین کا فیصلہ: موجودہ ماڈلز میں ایک کلیدی جزو غائب ہے جو بھاری مقدار میں ڈیوٹیریٹڈ میتھانول کو فروغ دیتا ہے۔

یہ دریافت ایک پیش گوئی بھی کرتی ہے۔ باقی دو شکلیں، CH₂DOD اور CHD₂OD، IRAS4A2 میں آسانی سے نظر آنی چاہییں، جیسے ہی تجربہ گاہی طیف بین ان کے ریڈیو نشان فراہم کریں۔ زیادہ زاویائی ریزولوشن کے ساتھ ایک زیادہ واضح مشاہدہ یہ بھی ظاہر کر سکتا ہے کہ آیا میتھانول واقعی گچھوں میں موجود ہے۔