اب تک دیکھے گئے سب سے کھنچے ہوئے مدار پر دو مردہ ستارے

نیوٹران ستاروں کے جوڑے — بھاری ستاروں کے پیچھے رہ جانے والے منہدم مراکز — ایک دوسرے کے گرد گردش کرتے ہیں اور آہستہ آہستہ ثقلی لہروں کی شکل میں توانائی کھوتے ہیں۔ پہلا جوڑا 1974 میں ملا تھا (PSR B1913+16)، اور آج 30 سے زیادہ معلوم ہیں۔ کچھ آخرکار ضم ہو جاتے ہیں اور GW170817 اور GW190425 جیسے واقعات پیدا کرتے ہیں، جنہیں LIGO نے پکڑا۔ کہکشاں راہِ شیر میں ایسے کتنے جوڑے باقی رہتے ہیں، اور کن مداروں پر، یہ ثقلی لہروں کی فلکیات اور دوہرے ستاروں کے ارتقا کی کہانی کے بنیادی سوال ہیں۔

ریکارڈ مدار

PSR J0653+0443 ایک پلسار ہے — ایک نیوٹران ستارہ جس کی ریڈیو شعاع لائٹ ہاؤس کی طرح زمین پر سے گزرتی ہے — جو ہر 47.5 ملی سیکنڈ میں ایک چکر لگاتا ہے۔ اسے پہلی بار 20 نومبر 2022 کو چین کی Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST) نے دریافت کیا، اور یہ تقریباً 1 کلوپارسیک (کوئی 3,000 نوری سال) دور، کہکشاں کے پرسیئس بازو میں ہے۔

دو سال سے زیادہ اس کی نبضوں کا وقت ناپ کر، چین کی قومی فلکیاتی رصدگاہوں اور شریک جامعات کے Z. L. Yang، J. L. Han اور ساتھیوں نے دریافت کیا کہ یہ ایک اور نیوٹران ستارے کے گرد گردش کرتا ہے۔ کمیتیں: پلسار کی 1.38 شمسی کمیت، اس کے ساتھی کی 1.44۔

مدار غیر معمولی ہے:

79.084 دن کا دورانیہ، تمام معلوم دوہرے نیوٹران ستاروں میں سب سے لمبا؛
0.99238692 کی بیضویت (دائرے کے لیے 0، اور ایسے مدار کے لیے 1 کے قریب جو کھنچ کر تقریباً ایک کھلا خم بن جائے) — ستاروں کے کسی بھی جوڑے کے لیے اب تک ناپی گئی سب سے زیادہ؛ پچھلا ریکارڈ، ایک عام دوہرے ستارے کا، 0.985 تھا؛
ساتھی کی ایک طرف سے دوسری طرف جانے میں صرف 46 منٹ، جبکہ 79 دنوں کا زیادہ تر حصہ دور گزرتا ہے؛
قریب ترین نقطے پر 0.83 شمسی رداس کا فاصلہ، تقریباً 580,000 کلومیٹر — سورج کے اپنے رداس سے بھی کم —، اور 1,140 کلومیٹر فی سیکنڈ کی نسبتی رفتار، جو تمام معلوم دوہرے نیوٹران ستاروں میں سب سے زیادہ ہے۔

FAST ایک جما ہوا طشت ہے: یہ اپنے اوپر آسمان کی صرف ایک پٹی دیکھتا ہے، اور قریب ترین نقطہ ہمیشہ اس پٹی میں نہیں آتا۔ 2025 سے 2028 کے درمیان صرف دو گزر اس کے دائرۂ نظر میں آتے ہیں: 19 فروری 2025 اور 21 اپریل 2027۔ ٹیم نے پہلے گزر کو دو گھنٹے تک، ہر منٹ ایک پیمائش کے ساتھ، ٹریک کیا۔

ایک گرہن اور ڈگمگاتا بیضہ

اس گزر کے دوران پلسار کا ریڈیو سگنل 85 سیکنڈ کے لیے غائب ہو گیا جب وہ اپنے ساتھی کے مقناطیسی ماحول کے پیچھے سے گزرا۔ اس کا مطلب ہے کہ ہم مدار کو تقریباً کنارے سے دیکھ رہے ہیں۔ یہ کسی دوہرے نیوٹران ستارے میں اب تک دیکھا گیا صرف دوسرا گرہن ہے، مشہور دوہرے پلسار PSR J0737−3039A کے بعد۔

عمومی اضافیت بیضے کو آہستہ آہستہ گھماتی ہے — حضیض کا آگے بڑھنا (advance of periastron) — یعنی مدار کا قریب ترین نقطہ آہستہ آہستہ گھومتا جاتا ہے —، جو یہاں 0.017791 درجے فی سال ناپا گیا، پیش گوئی کے عین مطابق۔ لیکن یہ آگے بڑھنا یکساں نہیں: یہ قریب ترین نقطے کے پاس تیز ہو جاتا ہے۔ اس تقریباً شلجمی (parabolic) مدار پر گزر کے دوران ہی مدار کی سمت کھسک جاتی ہے، جو پلسار کو پہلے ہماری طرف اور پھر ہم سے پرے لے جاتی ہے، اور اس کی نبضوں کو پہلے جلد اور پھر دیر سے پہنچاتی ہے — −2.91 سے +2.49 ملی سیکنڈ تک، جو کسی بھی دوسرے ایسے نظام سے دس گنا سے زیادہ ہے۔

ایک زوردار دھکے سے پیدا

خیال ہے کہ ایسے جوڑے دو بھاری ستاروں سے بنتے ہیں جو ایک کے بعد ایک پھٹتے ہیں۔ مصنفین کے مطابق انتہائی بیضویت صرف ایک بڑے “دھکے” (kick) سے آ سکتی ہے جو دوسرے نیوٹران ستارے کو اس وقت لگا جب اس کے اصل ستارے کا لوہے کا مرکز منہدم ہوا۔ ان کی سمولیشنز تقریباً 400 کلومیٹر فی سیکنڈ سے زیادہ کے دھکے کی طرف اشارہ کرتی ہیں۔

انہوں نے تقریباً ایک ارب بھاری دوہرے نظاموں کی سمولیشن بھی کی۔ باقی بچ جانے والے دوہرے نیوٹران ستاروں میں، 0.95 سے زیادہ بیضویت اور 50 سے 110 دن کے دورانیے والے 0.5% سے بھی کم ہیں۔ پھر بھی یہ اُن صرف 28 جوڑوں میں سامنے آ گیا جو گلوبیولر جھرمٹوں سے باہر، کہکشانی طشتری میں معلوم ہیں۔ مصنفین کے الفاظ میں، “یا تو ہم بہت خوش قسمت ہیں، یا دوہرے نظاموں کے ارتقا کے موجودہ نظریے اور مرکزی انہدام والے سپرنووا کی موجودہ سمجھ میں ترمیم کی ضرورت ہے”۔

ثقلی لہروں کے جھونکے

چونکہ دونوں ستارے ہر 79 دن میں صرف ایک بار قریب آتے ہیں، وہ ثقلی لہریں وقفے وقفے سے جھونکوں کی صورت میں خارج کرتے ہیں۔ اخراج تقریباً 0.357 ملی ہرٹز پر عروج پر ہوتا ہے، یعنی ہر 47 منٹ میں ایک چکر — یہی قریب ترین گزر کا دورانیہ ہے۔ یہ منصوبہ بند خلائی ثقلی لہر رصدگاہوں LISA، Taiji اور TianQin کے لیے بہت کمزور ہے، لیکن LISAmax جیسے مجوزہ مستقبل کے تصورات اسے دس سال میں پکڑ سکتے ہیں۔ یہ جوڑا تقریباً 2.5 ارب سال بعد ضم ہو جائے گا، GW170817 جیسے واقعے پر ختم ہو کر۔