1991 کی ایک گیما شعاعی چمک کسی میگنیٹار کی طرح گونجتی ہے

11 جولائی 1991 کو کامپٹن گیما رے آبزرویٹری پر نصب BATSE آلے نے گیما شعاعوں کی ایک چمک ریکارڈ کی۔ GRB 910711 کو اس مشن کے دیکھے گئے سب سے مختصر انفجار (burst) کے طور پر رپورٹ کیا گیا: تقریباً 10 ملی سیکنڈ کی ایک روشن نوک، پھر 100 سے 200 ملی سیکنڈ کی ایک مدھم دُم۔ 2023 میں 724 مختصر انفجاروں کے ایک تجزیے نے اسے کلو ہرٹز ارتعاشات (kilohertz oscillations) — یعنی ہزاروں بار فی سیکنڈ چمک کا گھٹنا بڑھنا — کا سب سے مضبوط امیدوار قرار دیا، جنہیں کسی انضمام سے بچے ہوئے ایک “بیش کمیتی” (hypermassive) نیوٹران ستارے کی حرکات سمجھا گیا۔

ایک مختصر چمک کے دو مشتبہ

مختصر گیما شعاعی انفجاروں کے دو ممکنہ منبع ہیں: کثیف ستاروں کا انضمام (merger)، یا کسی میگنیٹار کا دیوقامت شعلہ (giant flare)، یعنی ایسا نیوٹران ستارہ جس کا مقناطیسی میدان انتہائی طاقتور ہو۔ دوسری کہکشاؤں سے آنے والے بعض دیوقامت شعلے دورانیے اور اپنی روشنی کی توانائی میں انضمامی انفجاروں سے ملتے جلتے ہیں؛ آسمان پر کسی درست مقام کے بغیر دونوں میں تمیز کرنا مشکل ہے۔ GRB 910711 کے مقام میں تقریباً 6 درجے کی غیر یقینی ہے۔

نانجنگ یونیورسٹی کے رن چاؤ چن (Run-Chao Chen) اور بن بن ژانگ (Bin-Bin Zhang)، میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کے اورے گوٹلیب (Ore Gottlieb) اور پانچ ساتھیوں نے انضمامی تفہیم میں ایک تضاد سے آغاز کیا۔

اتنی سخت روشنی کہ تال نہ اٹھا سکے

GRB 910711 کا طیف ایک جسمِ اسود (blackbody) — یعنی کسی گرم، غیر شفاف جسم کی دمک — سے تقریباً اتنی ہی اچھی طرح میل کھاتا ہے جتنا اس شکل سے جو عموماً انضمامی انفجاروں پر لاگو کی جاتی ہے۔ اس دوسری شکل کے ساتھ یہ غیر معمولی طور پر “سخت” (hard) نکلتا ہے — یعنی بلند توانائی والے فوٹونوں کی طرف جھکا ہوا — BATSE کے ناپے گئے انفجاروں کے انتہائی سرے پر۔

فطری حل: ایک ضیائی کرہ (photosphere) سے نکلنے والی روشنی، یعنی وہ تہہ جہاں ایک غیر شفاف بادل اپنی روشنی کو جانے دیتا ہے۔ مگر وہاں روشنی مرکزی انجن سے بہت دور، بہت سے انتشارات کے بعد نکلتی ہے۔ مرکز میں موجود کسی نیوٹران ستارے کی طے کردہ کلو ہرٹز تال کو اس سفر میں بچنے، یا باہر نکلتے ہوئے دوبارہ تشکیل پانے، کے لیے ایک اضافی میکانزم درکار ہوتا۔

ایک معلوم شعلے کا مدھم تر جڑواں

ان کا معیارِ موازنہ GRB 200415A ہے، جو 15 اپریل 2020 کو ریکارڈ ہوا: قریبی کہکشاں NGC 253 سے، جو 3.5 میگا پارسیک دور ہے، ایک میگنیٹار کا دیوقامت شعلہ — میگا پارسیک کہکشاؤں کے درمیان فاصلوں کے لیے ماہرینِ فلکیات کی اکائی ہے۔

اپنی چوٹیوں پر ہم صف کیے جانے پر دونوں روشنی کے منحنی خطوط ایک جیسے لگتے ہیں: ایک ہی 10 ملی سیکنڈ کی نوک، ایک ہی کمزور تر دُم، 1991 میں تقریباً 90 مائیکرو سیکنڈ — یعنی سیکنڈ کے دس لاکھویں حصے — اور 2020 میں 65 جتنی مختصر خصوصیات۔ 2020 کے شعلے کا ایک ماڈل، بس مدھم کر کے، گویا وہ زیادہ دور پھٹا ہو، 1991 کے انفجار کی شکل دوبارہ پیدا کرتا ہے۔ مصنفین زور دیتے ہیں کہ یہ ایک مثال ہے، فاصلے کی پیمائش نہیں۔

تقریباً 360 ہرٹز کے بالائی سُر

نوک کے اندر ٹیم کو 1991 کے انفجار میں 360 ہرٹز — یعنی 360 بار فی سیکنڈ — پر، اور 2020 میں 350 ہرٹز پر ایک ابھار ملتا ہے۔ 10 ملی سیکنڈ پر تقریباً 100 ہرٹز سے زیادہ قریب تعدد ایک دوسرے سے ممیز نہیں کیے جا سکتے: دونوں ابھار ناقابلِ امتیاز ہیں۔

وقت کے مقابل تال کے نقشے 360 ہرٹز کے پورے مضربوں پر روشن ہوتی چوٹیاں دکھاتے ہیں، کسی ایک سُر کے بالائی سُروں کی طرح: GRB 910711 میں 360 کے 1، 3، 5، 6 اور 11 گنا؛ GRB 200415A میں 2، 4، 6 اور 12 گنا۔ دونوں چھٹے میں شریک ہیں، تقریباً 2,160 ہرٹز، جو 2020 کے شعلے میں پہلے سے رپورٹ شدہ ایک ارتعاش کے قریب ہے۔

بائی اسپیکٹرم (bispectrum) جانچتا ہے کہ آیا ارتعاشات آپس میں جڑے ہوئے ہیں: جڑے ہوئے ارتعاشات اپنے تعددوں کے مجموعے پر طاقت پیدا کرتے ہیں۔ 2020 کے شعلے میں 4,320 ہرٹز کا جزو 2,160 ہرٹز کے دو جڑے ہوئے اجزا سے مطابقت رکھتا ہے، جو خود 720 اور 1,440 ہرٹز کے جڑنے سے مطابقت رکھتے ہیں۔

100,000 جعلی انفجار

اتفاق کو پرکھنے کے لیے ٹیم نے ہر انفجار کے لیے 100,000 جعلی روشنی کے منحنی خطوط بنائے جن میں نوک کی شکل اور فوٹون گنتی کا شور وہی تھا، مگر کوئی ارتعاش نہیں۔ 360 ہرٹز کا ابھار GRB 910711 کے لیے ان میں سے تقریباً 5% میں، اور GRB 200415A کے لیے 0.1% میں، کم از کم اتنا ہی مضبوط نکلا۔ جب جعلی خطوط میں پہلے سے رپورٹ شدہ کلو ہرٹز ارتعاشات اور پس منظر کا زیادہ حقیقت پسندانہ شور بھی شامل کیے گئے، تو یہ اعداد بڑھ کر 15.5% اور 33.4% ہو گئے: اکیلے میں نچلا ابھار کم غیر متوقع ہو جاتا ہے۔

بالائی سُروں کو صرف بغیر ارتعاش والے جعلی خطوط کے مقابلے میں پرکھا گیا، اور وہاں وہ قائم رہتے ہیں۔ بنیادی تعدد میں ایک چھوٹا سا فرق ہر بالائی سُر پر ضرب کھاتا ہے، اس لیے یہ نمونہ اسے اکیلے ابھار سے زیادہ باریکی سے پرکھتا ہے۔ 260 سے 460 ہرٹز تک چھان بین کرنے پر دونوں انفجار تقریباً 360 ہرٹز کو ترجیح دیتے ہیں؛ جعلی خطوط ایسا نہیں کرتے۔ بغیر ارتعاش والے جعلی خطوط کے مقابلے میں، جڑاؤ کی مجموعی قوت GRB 910711 کے لیے 10,000 میں صرف 1.3 بار، اور GRB 200415A کے لیے 4.5 بار حاصل ہوئی۔

سترہ امیدوار کہکشائیں

معلوم انضمامی انفجاروں کے مقابلے میں، GRB 910711 کسی بھی فاصلے پر اپنی روشنی کی توانائی کے لحاظ سے بہت مدھم ہوتا۔ دیوقامت شعلے کے طور پر یہ موزوں بیٹھتا ہے، اگر یہ تقریباً 55 میگا پارسیک کے اندر ہو، یعنی NGC 253 سے کوئی 16 گنا زیادہ دور۔ اس دائرے اور آسمان کے اس ٹکڑے میں ٹیم 17 کہکشاؤں کی فہرست دیتی ہے، جن میں سب سے قریبی تقریباً 9.1 میگا پارسیک پر ہے، اور سب زیادہ تر ستارہ ساز (star-forming) درجہ بند ہیں۔ اگر یہ تفہیم درست ہے تو BATSE نے 1991 میں کسی دوسری کہکشاں سے اپنا پہلا دیوقامت شعلہ پکڑا تھا۔

360 ہرٹز پر کیا گونج سکتا ہے

ہماری کہکشاں کے دیوقامت شعلوں میں تیز ارتعاشات مدھم پڑتی دُموں میں ظاہر ہوئے، نوک میں نہیں؛ ان میں سے ایک، تقریباً 625 ہرٹز پر، ستارے کی پرت کے ارتعاش سے منسوب کیا گیا۔ بعض مفروضوں کے تحت یہ 360 ہرٹز کے قریب آ سکتا ہے، مگر یہ ہر ستارے کے اندرون اور مقناطیسی میدان پر منحصر ہے: دو میگنیٹاروں کا اس میں شریک ہونا ایک اتفاق ہوتا۔ زیادہ قیاسی ایک ایسا ارتعاش ہے جو قلب کی گہرائی میں اس سرحد پر ہو جہاں نیوکلیائی مادہ کوارک مادے (quark matter) میں بدلتا ہے: اس کا تعدد، 100 اور 1,000 ہرٹز کے درمیان، بنیادی طور پر نیوکلیائی طبیعیات پر منحصر ہے، اور ستارے کی کمیت پر بہت کم۔ ایسا کوئی بھی ارتعاش نوک کی روشنی کو کیسے شکل دے گا، یہ غیر یقینی ہے۔

صرف گیما شعاعوں میں سنی گئی تال

مصنفین لکھتے ہیں کہ نتائج میگنیٹار منبع کو “یکتا طور پر ثابت نہیں کرتے”، مگر اسے “زیادہ کفایتی تفہیم” بنا دیتے ہیں: انضمام کو سخت طیف، ضیائی کرے کو پار کرتی تال، 2020 کے شعلے سے مشابہت اور مشترک بالائی سُر، سب کی ایک ساتھ توجیہ کرنی پڑتی ہے۔ اگر ایسے بالائی سُر مستقبل کے مختصر انفجاروں میں ملیں، تو صرف گیما شعاعیں ہی شعلوں اور انضمام میں تمیز کرنے میں مدد دے سکتی ہیں، بروقت تاکہ تعاقبی مشاہدات کی منصوبہ بندی ہو سکے۔ GRB 910711 کے پاس آسمان کا 6 درجے کا ایک ٹکڑا، 17 امیدوار کہکشائیں، اور 360 ہرٹز کے قریب ایک تال باقی ہے۔