بلیک ہولز اور کائنات کے معمے کی تفصیل!

اسٹیفن ہاکنگ (1942ء￿ 2018) نے کائناتی طبیعیات، خاص طور پر بلیک ہولز اور کائنات کی ابتدا کے حوالے سے انقلابی نظریات پیش کیے، بلیک ہولز پر ان کی تحقیق کا خلاصہ ان کی کتاب ’’اے بریف ہسٹری آف ٹائم‘‘ اور ’’ہاکنگ ریڈی ایشن‘‘ کے نظریے میں دکھائی دیتا ہے، جس نے بلیک ہولز کے بارے میں پرانے تصورات کو چیلینج کیا۔ بلیک ہولز کائنات کے انتہائی پیچیدہ اور پراسرار مظاہر میں سے ایک ہیں۔

اسٹیفن ہاکنگ نے بلیک ہولز کے اندرونی عمل اور ان کی خصوصیات کو درست سمت میں واضح کیا۔ بلیک ہولز عام طور پر اس وقت بنتے ہیں جب ایک بڑے ستارے کا ایندھن ختم ہوجاتا ہے اور وہ خود اپنے ہی مرکز میں گر جاتا ہے۔ اس کے نتیجے میں ستارے کا حجم بہت کم ہوجاتا ہے اور اس کی کثافت بہت زیادہ بڑھ جاتی ہے، یوں ایک ایسا مقام پیدا ہوتا ہے جس سے کوئی بھی چیز، حتٰی کہ روشنی بھی فرار نہیں ہو سکتی۔

سائنس دانوں کا دعویٰ: اسٹیفن ہاکنگ کے بلیک ہول انفارمیشن پیراڈوکس کا ممکنہ حل

کشش ثقل کی لہریں اس معمے کو حل کرنے میں مددگار ثابت ہوسکتی ہیں۔ بلیک ہول انفارمیشن پیراڈوکس، جسے اسٹیفن ہاکنگ نے 1976 میں پہلی بار بیان کیا، پچاس سال سے ماہرینِ فلکیات کے لیے ایک معما بنا ہوا ہے۔ یہ پیراڈوکس کہتا ہے کہ بلیک ہول معلومات کو ختم کر دیتے ہیں، جو کلاسیکل اور کوانٹم فزکس کے بنیادی اصولوں کے خلاف ہے۔

ایک نظریہ جو اس مسئلے کا حل پیش کرتا ہے وہ ’’نان وائلنٹ، نان لوکیلیٹی‘‘ (غیرپرتشدد، غیر مقامی رابطے) کا تصور ہے، جس کے مطابق بلیک ہول کے اندر اور باہر کی معلومات ایک دوسرے سے جُڑی ہوئی ہیں۔ ایک نئی غیرمصدقہ تحقیق میں بتایا گیا ہے کہ مستقبل کے کشش ثقل کی لہریں ناپنے والے آلات ’’مرحلے میں انحراف‘‘ (Phase Deviations) کا مشاہدہ کر سکتے ہیں، جو اس مسئلے کے ممکنہ حل کے ثبوت فراہم کرسکتے ہیں۔

بلیک ہول: فلکیات کا حیرت انگیز راز:

بلیک ہولز کائنات کے سب سے پُراسرار اجسام میں شامل ہیں، جن کی کشش ثقل اتنی طاقت ور ہوتی ہے کہ روشنی بھی اس سے بچ نہیں سکتی۔ بلیک ہول کا ایونٹ ہورائزن دراصل فزکس کے موجودہ علم کی حد کو ظاہر کرتا ہے۔ 1976 میں اسٹیفن ہاکنگ نے وضاحت کی تھی کہ بلیک ہولز درحقیقت تاب کاری خارج کرتے ہیں، جسے اب ہاکنگ ریڈی ایشن کہا جاتا ہے، اور یہ بلیک ہولز بالآخر غائب ہوجاتے ہیں، حالاںکہ یہ عمل کھربوں سال لیتا ہے۔ لیکن یہاں مسئلہ یہ پیدا ہوتا ہے کہ بلیک ہول میں داخل ہونے والی اشیاء کی تمام معلومات کلاسیکل اور کوانٹم دونوں لحاظ سے ختم ہوجاتی ہیں۔ ہاکنگ کا نظریہ اس اصول کے خلاف جاتا ہے جسے یونٹریٹی کہا جاتا ہے، جو کہتا ہے کہ وقت کے ساتھ تبدیل ہونے والے فزیکل سسٹمز معلومات پیدا یا ختم نہیں کرتے۔

 کیا معلومات بلیک ہول سے واپس آسکتی ہیں؟

ماہرِفلکیات ایتھن سیگل لکھتے ہیں:

’’کوئی بھی اس بات سے انکار نہیں کرتا کہ معلومات موجود ہیں، اور وہ بلیک ہول میں جاتی ہیں، لیکن سوال یہ ہے کہ کیا وہ معلومات دوبارہ باہر آتی ہیں یا نہیں؟‘‘

نان وائلنٹ نان لوکیلیٹی کا نظریہ: 2012 میں اسٹیون گڈنگز نے ایک نظریہ پیش کیا کہ بلیک ہول کے اندر اور باہر کی معلومات کوانٹم نان لوکیلیٹی کے ذریعے جڑی ہوتی ہیں۔ یہ عمل غیرپرتشدد ہوتا ہے، یعنی یہ تصادم یا انضمام کی وجہ سے پیدا نہیں ہوتا، جو عموماً کشش ثقل کی لہریں پیدا کرتے ہیں۔ یہ نظریہ اس پیراڈوکس کو اس طرح حل کرتا ہے کہ بلیک ہول کے غائب ہونے کے بعد معلومات انٹینگلمنٹ کے ذریعے محفوظ رہتی ہیں۔

کشش ثقل کی لہروں سے ممکنہ ثبوت: کیلٹیک کے محققین کی ایک نئی تحقیق میں کہا گیا ہے کہ گڈنگز کے نظریے کو جانچنے کے لیے تجربات کیے جا سکتے ہیں۔

تحقیق کے مطابق:  ’’یہ نظریہ پیش کرتا ہے کہ کوانٹم معلومات غیر مقامی تعامل کے ذریعے منتقل ہوتی ہیں، جو بلیک ہولز کے ارد گرد میٹرک میں تبدیلی پیدا کرتی ہیں۔ یہ تبدیلیاں کشش ثقل کی لہروں میں مرحلے کے انحراف کی صورت میں دیکھی جا سکتی ہیں۔‘‘ تاہم، موجودہ آلات جیسے لیزر انٹرفیرومیٹر گریویٹیشنل ویو آبزرویٹری (LIGO) اور ورگو انٹرفیرومیٹر ان انحرافات کو دیکھنے کے لیے حساس نہیں ہیں۔

امید کی کرن: نیا اسپیس بیسڈ ڈیٹیکٹر: خوش قسمتی سے، یورپی اسپیس ایجنسی (ESA) نے لیزر انٹرفیرومیٹر اسپیس اینٹینا (LISA) کی تعمیر کی منظوری دے دی ہے، جو خلا میں کشش ثقل کی لہریں ناپنے والا آلہ ہے۔ یہ آلہ اس 50 سال پرانے معمے کو حل کرنے میں مددگار ثابت ہو سکتا ہے۔

حال ہی میں ماہرین فلکیات نے ناسا کے چندرا ایکس رے اسپیس ٹیلی اسکوپ کا استعمال کرتے ہوئے ایک زبردست بلیک ہول جیٹ کو خلا میں ایک نامعلوم شے سے ٹکراتے ہوئے دیکھا ہے۔ اگرچہ ماضی میں بھی بلیک ہولز کے جیٹس کو مختلف کائناتی اشیاء پر حملہ کرتے دیکھا گیا ہے، لیکن یہ واقعہ ان سے مختلف معلوم ہوتا ہے۔ یہ دریافت 12 ملین نوری سال کے فاصلے پر واقع کہکشاں Centaurus A (Cen A) کے مرکز میں موجود سُپر میسو بلیک ہول سے نکلنے والے طاقت ور جیٹ میں ایک منفرد نشانی کے طور پر سامنے آئی۔ تحقیق سے یہ بھی معلوم ہوا کہ اس بلیک ہول کے جیٹ سے نکلنے والے اعلٰی توانائی کے ذرات کئی جگہوں پر روشنی کی رفتار کے قریب سفر کر رہے ہیں۔

اگرچہ ماضی میں Cen A کے سپر میسو بلیک ہول کے جیٹ کا تفصیلی مطالعہ کیا گیا ہے، لیکن چندرا ڈیٹا نے اس آؤٹ فلو کے بارے میں کچھ نیا اور غیرمتوقع انکشاف کیا۔ ماہرین نے ایک روشن وی شکل کی ایکس رے کا ماخذ دریافت کیا، جسے "C4" کے طور پر لیبل کیا گیا ہے۔ یہ ماخذ بلیک ہول جیٹ کے آغاز کے قریب واقع ہے۔ ناسا کے مطابق، اس وی شکل کے ’’بازو‘‘ تقریباً 700 نوری سال لمبے ہیں، جو زمین سے قریبی ترین ستارہ پروکسیما سینٹوری کے فاصلے سے 175 گنا زیادہ ہے۔

بلیک ہول جیٹ اور اس کے اسرار: بلیک ہول جیٹ خود بلیک ہول سے نہیں نکلتے بلکہ اس کے آس پاس موجود مادے سے جُڑے ہوتے ہیں۔ سپر میسو بلیک ہولز کے گرد گیس اور دھول کے فلیٹ بادل، جنہیں ’’اکریشن ڈسک‘‘ کہا جاتا ہے، اکثر پائے جاتے ہیں۔ یہ مادہ بلیک ہول کے اندر گرنے سے پہلے اس کے قطبوں کی طرف مقناطیسی میدانوں کے ذریعے دھکیلا جاتا ہے، جہاں یہ مادہ انتہائی رفتار اور توانائی حاصل کرکے جیٹ کی صورت میں خارج ہوتا ہے، جو لاکھوں نوری سال تک پھیل سکتے ہیں۔ تاہم، یہ معلوم نہیں ہو سکا کہ Cen A کے بلیک ہول جیٹ نے کس شے کو نشانہ بنایا ہے، کیوںکہ یہ زمین سے موجودہ طاقت ور ترین دوربینوں کی رسائی سے بہت دور ہے۔

منفرد تصادم: یہ تصادم پچھلے واقعات سے اس لیے مختلف ہے کہ جہاں ماضی میں جیٹس نے گیس کے بادلوں یا ستاروں کو نشانہ بنایا اور ایکس رے تصاویر میں بیضوی ’’بلاب‘‘ بنائے، وہیں یہ تصادم وی شکل کا ڈھانچا پیدا کرتا ہے۔ ماہرین اس غیرمعمولی شکل کی وجہ معلوم کرنے کے لیے مزید تحقیقات کریں گے، جو صرف چندرا جیسے حساس ایکس رے ٹیلی اسکوپ کے ذریعے ممکن ہے۔ ایم 87 وہ پہلا بلیک ہول تھا جس کی تصویرکشی کی گئی تھی، اور اب یہ اس بات کی تفصیلات فراہم کر رہا ہے کہ کس طرح کچھ بنیادی ذرات کائنات کے سب سے انتہائی ماحول میں تیز ہوجاتے ہیں۔ ایک گروہ کے محققین نے حال ہی میں ایک دوردراز سپر میسمی بلیک ہول سے گاما رے کی ایک چمک دیکھی، جو بلیک ہول کے ایونٹ ہورائزن سے دسوں ملین گنا زیادہ بڑا تھا، یہ وہ علاقہ ہے جس کے پار سے روشنی بھی فرار نہیں ہوسکتی۔

گاما رے فلیئر نے فوٹان پیدا کیے جو مرئی روشنی سے اربوں گنا زیادہ توانائی رکھتے تھے، جس نے اسے ایک دہائی میں سب سے شدید فلیئر بنا دیا۔ یہ تقریباً تین دن تک جاری رہا اور ٹیم کے تجزیے کے مطابق یہ ایسی جگہ سے اخذ ہوا جو تین لائٹ ڈے سے کم چوڑی تھی، یعنی تقریباً 15 ارب میل (24 ارب کلومیٹر)۔ یہ تحقیق جو ایزٹرانومی اینڈ ایسٹروفزکس میں شائع ہوئی M87 بلیک ہول کے گرد موجود انتہائی ماحول کو بیان کرتی ہے (جو خوش قسمتی سے اور بدقسمتی سے بھی M87 کہلاتا ہے)۔ 300 سے زائد سائنس دانوں نے اس مقالے کو مشترکہ طور پر مرتب کیا، جو بلیک ہول کی فزکس کو دریافت کرتا ہے۔ یہ کائناتی مظہر مادے کو اپنے مرکز کی طرف کھینچتا ہے اور ارد گرد کے ذرات کو توانائی فراہم کرتا ہے، جس کے بعد وہ انہیں بڑے دھاروں کی شکل میں باہر پھینکتا ہے۔

یہ دھارے آس پاس کی کائناتی اشیاء سے ٹکراتے ہیں اور بہت بڑے ہوسکتے ہیں؛ ستمبر میں بیان کردہ ایک جوڑا 140 گنا طویل تھا جتنا کہ کہکشاں ملکی وے کا عرض۔ ’’ہم ابھی تک پوری طرح سے نہیں سمجھ پائے ہیں کہ بلیک ہول کے قریب یا دھارے میں ذرات کس طرح تیز ہوجاتے ہیں۔‘‘ ویڈونگ جن، یو سی ایل اے کے محقق اور اس مقالے کے مصنف نے یونیورسٹی کے ایک اعلامیہ میں کہا، ’’یہ ذرات اتنے توانائی سے بھرپور ہیں کہ یہ روشنی کی رفتار کے قریب سفر کر رہے ہیں، اور ہم یہ سمجھنا چاہتے ہیں کہ یہ کہاں اور کیسے اتنی توانائی حاصل کرتے ہیں۔

ہماری تحقیق اس کہکشاں کے لیے جمع کی جانے والی اب تک کی سب سے جامع طیفی معلومات فراہم کرتی ہے، ساتھ ہی ماڈلنگ بھی تاکہ ان عملوں کی وضاحت کی جا سکے۔‘‘ ٹیم نے ایونٹ ہورائزن کی پوزیشن اور زاویے میں تبدیلی دریافت کی، جو یہ ظاہر کرتا ہے کہ ذرات اور ایونٹ ہورائزن کے درمیان تعامل دھارے کی پوزیشن پر اثرانداز ہوتا ہے۔ گیامو پرنسیپ، یونیورسٹی آف ٹرائسٹے کے محقق اور مقالے کے شریک مصنف نے سینٹر فار ایسٹروفزکس ہیورڈ اینڈ سمتھ سونیان کے ایک اعلامیہ کے مطابق،’’یہ کوششیں دھارے اور ڈسک کے تعلق کو اجاگر کرنے کے وعدے کو ظاہر کرتی ہیں اور گاما رے فوٹان کی اخراج کی اصل وجوہات اور میکنزم کو بے نقاب کرنے کی امید پیدا کرتی ہیں۔‘‘ اب تک صرف دو بلیک ہولز کو براہ راست تصویری شکل میں دکھایا گیا ہے۔

چوںکہ روشنی ان کے ایونٹ ہورائزن سے فرار نہیں ہو سکتی، جب ہم ’’براہ راست تصویری شکل میں‘‘ کہتے ہیں، تو اس کا مطلب یہ ہے کہ بلیک ہول کے سائے کو توانائی بخش، روشنی پیدا کرنے والی ایککریشن ڈسک کے مرکز میں براہ راست دیکھا گیا ہے۔ M87 کہکشاں کے مرکز میں موجود سپر میسمی بلیک ہول کو 2019 میں پہلی بار انسانی آنکھوں کے سامنے لایا گیا تھا۔ اس کے بعد کے مشاہدات نے یہ ظاہر کیا کہ بلیک ہول ڈگمگا رہا ہے، اور اس کی ہلکی سی انگوٹھی پچھلے تصورات سے زیادہ نرم ہے۔ ایونٹ ہورائزن ٹیلی اسکوپ کے تعاون نے M87 کی تصویرکشی کی اور اس کے بعد 2022 میں ہمارے کہکشاں کے مرکز میں موجود بلیک ہول سیگریگس A کی بھی تصویرکشی کی۔

’’مشاہدات—دونوں حالیہ جن میں زیادہ حساس EHT کا استعمال کیا گیا اور وہ جو آنے والے برسوں میں منصوبہ بندی کی گئی ہیں—ایم 87 کے سپرمیسمی بلیک ہول کے اردگرد کی فزکس کو سمجھنے کے لیے بے شمار قیمتی بصیرت فراہم کریں گے۔‘‘ پرنسیپ نے مزید کہا۔ جیسے جیسے تصویری تکنیکوں میں بہتری آتی جائے گی، اور وہ ماڈلز جو ایسٹروطبیعیات کے ماہرین ان دوردراز اور انتہائی ماحول کو سمجھنے کے لیے استعمال کرتے ہیں، ہمیں ان ساختوں کو بہتر طور پر دیکھنے کا موقع ملے گا جو ہماری کائنات کی تشکیل کر رہی ہیں۔ ان تفصیلات پر دھیان مرکوز کرنا اس کے بدلے میں ہم آہنگ کلاسیکی فزکس کی حدود کے بارے میں نئی دریافتیں فراہم کر سکتا ہے۔

علاوہ ازیں ہبل ٹیلی اسکوپ کی مدد سے ’’عجیب چیزیں‘‘ جو بڑے بلیک ہول کے ارد گرد دیکھی گئیں، ایک قواسر جس کا درجۂ حرارت ریکارڈ توڑ رہا ہے، کو پہلے سے زیادہ تفصیل سے دیکھا گیا ہے۔ ہبل اسپیس ٹیلی اسکوپ کی ایک تصویر قواسر 3C 273 کے مرکز کی ہے۔ ہبل پر موجود ایک کورونوگراف نے اس سپر میسیو بلیک ہول کی روشنی کو بلاک کردیا، جو قواسر کے مرکز میں واقع ہے۔ اس کی مدد سے فلک کی اس جگہ کی تفصیلات دیکھی گئیں جیسے عجیب فلیمینٹس، لوَبز اور ایک پراسرار ایل-شکل کا ڈھانچا، جو ممکنہ طور پر اس بلیک ہول کے ذریعے نگل جانے والے چھوٹے کہکشاؤں کی وجہ سے ہے۔

قواسر اور اس کا جیٹ: تھری سی 273 ایک حیرت انگیز چیز ہے۔ یہ پہلا شے تھا جسے قواسر کے طور پر شناخت کیا گیا تھا، ایک بلیک ہول جو اتنی زیادہ اشیاء کو نگل رہا ہے کہ اس کا عمل اپنی پوری کہکشاں سے زیادہ چمکتا ہے۔ یہ اتنا روشن ہے کہ 2.5 ارب نوری سال دور ہونے کے باوجود اسے ایک چھوٹے ٹیلی اسکوپ سے بھی دیکھا جاسکتا ہے۔ تاہم، اس کی تفصیلات کو دیکھنے کے لیے، سائنسدانوں کو ہبل ٹیلی اسکوپ کے ساتھ چالاکی کا مظاہرہ کرنا پڑا اور انھوں نے کچھ عجیب پایا۔ اس مشاہداتی مہم میں ایک کورونوگراف استعمال کیا گیا تھا، جو ستاروں کی روشنی کو بلاک کر کے چھوٹے چھوٹے سورج گرہن بناتا ہے۔

اس معاملے میں، کورونوگراف نے سپر میسیو بلیک ہول کی روشنی کو بلاک کیا، جو سورج کے ماس کا 886 ملین گنا ہے۔ اس طریقہ کار نے آخرکار سپر میسیو بلیک ہول کے ارد گرد مواد کے جیٹ کے اَن دیکھی تفصیلات کو ظاہر کیا، جو روشنی کی رفتار کے قریب رفتار سے حرکت کر رہا تھا، اس 300,000 نوری سال طویل جیٹ میں پیچیدہ ڈھانچے موجود ہیں۔ ’’ہم نے مختلف سائز کے کچھ دھبے اور ایک پراسرار ایل-شکل کا فلیمینٹری ڈھانچا دیکھا۔ یہ سب کچھ بلیک ہول سے 16,000 نوری سال کے اندر ہے۔‘‘ بن رین، کوٹ ڈی آزور آبزرویٹری اور یونیورسیٹی کوٹ ڈی آزور کے نیس، فرانس سے ایک بیان میں کہا۔ ’’ہبل کی مشاہداتی طاقت کی بدولت ہم قواسر کے بارے میں ایک نیا دروازہ کھول رہے ہیں۔ میرے ساتھی پرجوش ہیں کیوںکہ انھوں نے اس سے پہلے اتنی تفصیل نہیں دیکھی۔‘‘

نئے مشاہدات کو پرانی تصاویر کے ساتھ جوڑا گیا۔ نتائج میں، ٹیم نے نہ صرف عجیب ڈھانچے دیکھے بلکہ یہ بھی دریافت کیا کہ جیٹ جتنا دور جاتا ہے، اتنی تیز حرکت کرتا ہے۔ یہ ممکن ہے کہ پراسرار ایل-شکل کے ڈھانچے کی وجہ وہ چھوٹے کہکشائیں ہوں جو یہ قواسر کھا رہا ہے۔

’’ان تفصیلی ساختوں اور جیٹ کی حرکت کے ساتھ، ہبل نے چھوٹے پیمانے کے ریڈیو انٹرفیرومیٹری اور بڑے پیمانے پر آپٹیکل امیجنگ مشاہدات کے درمیان خلا کو پُر کیا، اور اس طرح ہم قواسر کی میزبان کی ساخت کو سمجھنے کی طرف ایک مشاہداتی قدم اٹھا رہے ہیں۔‘‘ رین نے وضاحت کی،’’ہمارا پچھلا منظر بہت محدود تھا، لیکن ہبل ہمیں قواسر کی پیچیدہ ساخت اور کہکشائی تعاملات کو تفصیل سے سمجھنے کا موقع فراہم کر رہا ہے۔‘‘ ٹیم کی امید ہے کہ یہ مشاہدات جے ڈبلیو ایس ٹی کے ساتھ جاری رکھے جائیں گے، جو ہبل کے مقابلے میں اپنی بڑی مرر کے ساتھ مزید تفصیلات فراہم کر سکتا ہے، مختلف بصیرت فراہم کرتے ہوئے کہ یہ کائنات کو طویل لہروں میں دیکھتا ہے۔

تھری سی 273 ایک شان دار شے ہے۔ 2017 میں، اس کے درجۂ حرارت کا اندازہ کروڑوں ڈگری تھا، جس نے یہ سوال اٹھایا کہ ہم قواسرز کو کیسے سمجھتے ہیں اور یہ کیا کر سکتے ہیں۔ یہ تازہ ترین کام اس علم کو مزید وسعت دینے کی طرف ایک قدم ہے۔