بلیک پرل: بگ بینگ کے 50 کروڑ سال بعد گرد کا ایک فنگر پرنٹ

جیمز ویب خلائی دوربین بار بار یہ دریافت کر رہی ہے کہ کہکشائیں کائناتی تاریخ کے پہلے ایک ارب سال کے اندر حیرت انگیز تیزی سے دھاتوں اور گرد سے بھر گئیں۔ اتنے فاصلے پر گرد کا مطالعہ مشکل ہے: اس کی اپنی حرارتی چمک کو پکڑنا انتہائی دشوار ہے۔ لیکن گرد اس میں سے گزرنے والی ستاروں کی روشنی پر بھی نشان چھوڑتی ہے، اور ان میں سے ایک نشان خاص طور پر بہت کچھ بتاتا ہے۔

بالائے بنفشی میں ایک گڑھا

ملکی وے میں گرد بالائے بنفشی روشنی کو ایک چوڑے “ابھار” (bump) کے ساتھ مدھم کرتی ہے جس کا مرکز 2,175 اینگسٹروم کے قریب ہے: یہ طیف (spectrum) میں ایک گڑھا ہے، اور ہماری کہکشاں کے معدومیت کے خم (extinction curve) کی سب سے نمایاں خصوصیت۔ اسے عام طور پر کاربن سے بھرپور چھوٹے ذرات یا سالموں سے منسوب کیا جاتا ہے، اگرچہ بالکل کون سے، اس پر اب بھی بحث جاری ہے — گریفائٹ کے چھوٹے ذرات، پولی سائیکلک ایرومیٹک ہائیڈرو کاربنز (PAHs) اور بے شکل کاربن امیدواروں میں شامل ہیں۔ ملکی وے میں مختلف سمتوں میں دیکھنے پر ابھار کی چوڑائی اور طاقت بدلتی ہے، مگر اس کا مرکزی مقام حیرت انگیز طور پر مستحکم رہتا ہے۔

ویب نے یہ تلاش ابتدائی کائنات تک پہنچا دی ہے۔ ایک سنگِ میل دریافت ریڈ شفٹ 6.71 پر موجود ایک کہکشاں میں ہوئی، جو بگ بینگ کے تقریباً 80 کروڑ سال بعد کی ہے، جہاں ابھار کی چوٹی تقریباً 2,263 Å پر تھی — یعنی ملکی وے سے زیادہ سرخ۔ ایک اور، ریڈ شفٹ 7.11 پر، 2,257 Å پر چوٹی رکھتا ہے۔ اوسطاً یہ ابھار ماضی میں جتنا پیچھے جائیں، اتنا کمزور ہوتا دکھائی دیتا ہے۔

ریڈ شفٹ 9.33 پر ایک کہکشاں

پادوا یونیورسٹی اور INAF کی جولیا رودیگیئرو اور یورپ، امریکا اور ایشیا کے تقریباً پچاس شریک مصنفین نے دو مربوط پروگراموں، ZENITH اور EMBER، سے حاصل ویب کے NIRSpec طیفوں کو کھنگالا۔ انہوں نے ریڈ شفٹ 8 سے آگے کے ذرائع دیکھے، جہاں 2,175 Å کا خطہ شامل ہوتا ہے، اور ایسے ذرائع کو خاص طور پر نہیں چنا جن میں پہلے سے ابھار نظر آتا تھا۔ ایک نمایاں نکلا۔ وہ اسے بلیک پرل (سیاہ موتی) کہتے ہیں — مقالہ یہ نہیں بتاتا کہ کیوں۔

ہائیڈروجن اور آکسیجن کی اخراجی لکیریں اسے ریڈ شفٹ 9.3335 پر رکھتی ہیں، یعنی یہ اس حالت میں نظر آتی ہے جیسی بگ بینگ کے تقریباً 50 کروڑ سال بعد تھی۔ یہ ایک کافی چھوٹی کہکشاں ہے، جس کی ستاروں کی کمیت تقریباً 10^8.35 سورجوں کے برابر ہے، جو ہر سال تقریباً 2.4 سورجوں کے برابر ستارے بناتی ہے، اور ریڈ شفٹ 9 سے آگے طیف پیمائی (spectroscopy) سے تصدیق شدہ سب سے زیادہ بالائے بنفشی روشن کہکشاؤں میں سے ایک ہے۔

ایک ہی گڑھے کو دیکھنے کے دو طریقے

اس کے طیف میں عین اس جگہ ایک چوڑا نشیب ہے جہاں گرد کا ابھار ہونا چاہیے۔ ٹیم نے اسے دو آزاد طریقوں سے ناپا۔

پہلا، براہ راست: بالائے بنفشی تسلسل (continuum) پر ایک ہموار خم بٹھا کر اضافی مدھم پن ناپنا۔ یہ گڑھا 17.6 سگما پر شناخت ہوتا ہے، اور ابھار کی شکل کا خاکہ شامل کرنے سے مطابقت بے حد بہتر ہو جاتی ہے (χ² کی قدر 474 سے گر کر 8.2 ہو جاتی ہے)۔ خاکے کی چوٹی 2,132 ± 17 Å پر ہے، چوڑائی 413 ± 54 Å اور زیادہ سے زیادہ مدھم پن 0.21 میگنیٹیوڈ۔ جانچ پڑتال قریب کی کاربن اخراجی لکیر اور غیر واضح لکیروں کے امتزاج کو بطور وجہ رد کر دیتی ہے۔

دوسرا، کہکشاں کے مکمل ماڈل کے ساتھ — ستارے، گیس، گرد اور روشنی کی پیمائش (فوٹومیٹری) — جس میں گرد کا ایک لچک دار قانون استعمال ہوا جہاں ابھار کا مقام اور چوڑائی آزاد ہیں۔ ستارہ سازی کی جانچی گئی دونوں تاریخیں ایک ابھار برآمد کرتی ہیں، تقریباً 2,147 اور 2,168 Å پر، جو براہ راست پیمائش سے ہم آہنگ ہیں اگرچہ کم درست۔

کیا کوئی بلیک ہول اس کی نقل کر رہا ہو سکتا ہے؟ ایک فعال مرکزہ لوہے کی لکیروں کا ایسا جنگل پیدا کر سکتا ہے جو گڑھے جیسا لگے۔ اخراجی لکیریں ایک سخت شعاعی میدان کی طرف اشارہ کرتی ہیں اور مرکزے کے کچھ حصے کی گنجائش چھوڑتی ہیں، مگر اتنے طاقتور مرکزے کی نہیں جو بالائے بنفشی پر حاوی ہو جائے۔ مصنفین گرد کو ترجیح دیتے ہیں، تاہم یہ بھی کہتے ہیں کہ ایک مرکزے کو، “ممکنہ طور پر کافی بڑے” کو بھی، پختگی سے خارج نہیں کیا جا سکتا۔

غلط سمت میں سرکا ہوا

چوڑائی ملکی وے سے میل کھاتی ہے۔ مقام نہیں: ہماری کہکشاں کے اوسط سے 43 Å زیادہ نیلا، تقریباً 2.5 سگما پر، اور ریڈ شفٹ 7 کے آس پاس معلوم دو ابھاروں سے تقریباً 127 Å زیادہ نیلا، جو سرخ کی طرف سرکے ہوئے ہیں۔ مصنفین کے نزدیک یہ تنوع ابتدائی کائنات میں کسی ایک عالمگیر ابھار کے خلاف دلیل ہے: اس کے پیچھے موجود گرد کے ذرات غالباً ایک کہکشاں سے دوسری تک مختلف تھے۔

وہ ذرات کیا ہیں؟ گریفائٹ کے سب سے چھوٹے ذرات کے حسابات بلیک پرل کے خاکے کے قریب آتے ہیں، جبکہ ریڈ شفٹ 6.71 والے پرانے معاملے میں ایسا نہیں تھا۔ کچھ انفرادی PAH سالمے بھی اسے دہرا سکتے ہیں — لیکن کم ریڈ شفٹ پر دھاتوں کی کمی والی کہکشاؤں میں PAHs کم یاب ہیں، اور یہاں اخذ کی گئی شدید شعاع سب سے چھوٹے سالموں کو تباہ کر سکتی ہے۔ دونوں امکان قابلِ قبول ہیں۔

20 کروڑ سال میں گرد

اصل گھڑی بگ بینگ کے بعد کے 50 کروڑ سال نہیں، بلکہ وہ وقت ہے جب سے کہکشاں نے ستارے بنانا شروع کیے۔ اگر یہ عمل ریڈ شفٹ 14 کے آس پاس شروع ہوا تو تقریباً 20 کروڑ سال دستیاب تھے۔ سپرنووا، ستاروں کے درمیان ذرات کی نشوونما اور شاید تیز ترین ارتقا پانے والے AGB ستارے حصہ ڈال سکتے ہیں؛ ہر ایک کا کتنا حصہ تھا، یہ سوال کھلا ہے۔

یہ صرف ایک کہکشاں ہے، اس کے ابھار کا سرکاؤ صرف تقریباً 2.5 سگما پر اہم ہے، اور تخفیف کے خم (attenuation curves) ذرات کی اقسام سے یک تعینی طور پر نہیں ملتے۔ یہ مقالہ جریدے ApJ کو بھیجا گیا ہے۔ اس کا پیغام یہ ہے کہ اب ابھار کی صرف موجودگی نہیں بلکہ اس کی شکل بھی یہ بتا سکتی ہے کہ پہلی گرد کیسے بنی۔