کشش ثقل کی لہر کا پس منظر (GWB): براہ راست پتہ لگانے میں ایک پیش رفت

کشش ثقل کی لہر 2015 میں آئن سٹائن کے جنرل تھیوری آف ریلیٹیویٹی کے ذریعہ اس کی پیشین گوئی کی ایک صدی کے بعد 1916 میں پہلی بار براہ راست پتہ چلا۔ لیکن، مسلسل، کم تعدد کشش ثقل- ویو بیک گراؤنڈ (GWB) جس کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ پوری جگہ موجود ہے۔ کائنات ابھی تک براہ راست پتہ نہیں چلا ہے۔ نارتھ امریکن نینوہرٹز آبزرویٹری کے محققین نے کشش ثقل کی لہریں۔ (NANOGrav) نے حال ہی میں ایک کم تعدد سگنل کا پتہ لگانے کی اطلاع دی ہے جو 'گریویٹیشنل ویو بیک گراؤنڈ (GWB)' ہو سکتا ہے۔   

1916 میں آئن سٹائن کی طرف سے پیش کردہ اضافیت کا عمومی نظریہ پیشین گوئی کرتا ہے کہ بڑے کائناتی واقعات جیسے سپرنووا یا انضمام سیاہ سوراخ پیدا کرنا چاہئے گرویاتی لہریں جو کہ کے ذریعے پھیلتا ہے۔ کائنات. زمین کو دھونا چاہیے۔ گرویاتی لہریں ہر وقت ہر سمت سے لیکن ان کا پتہ نہیں چل پاتا کیونکہ زمین پر پہنچتے ہی یہ انتہائی کمزور ہو جاتے ہیں۔ کشش ثقل کی لہروں کا براہ راست پتہ لگانے میں تقریباً ایک صدی کا عرصہ لگا جب 2015 میں LIGO-Virgo ٹیم اس کا پتہ لگانے میں کامیاب ہو گئی۔ گرویاتی لہریں دو کے انضمام کی وجہ سے پیدا ہوا۔ سیاہ سوراخ زمین سے 1.3 بلین نوری سال کے فاصلے پر واقع ہے۔ ⁽¹⁾. اس کا مطلب یہ بھی تھا کہ دریافت شدہ لہریں تقریباً 1.3 بلین سال قبل رونما ہونے والے کائناتی واقعے کے بارے میں معلومات فراہم کرنے والی تھیں۔  

2015 میں پہلی بار پتہ لگانے کے بعد سے، کی ایک اچھی تعداد کشش ثقل کی لہریں آج تک ریکارڈ کیا گیا ہے۔ ان میں سے زیادہ تر دو کے انضمام کی وجہ سے تھے۔ سیاہ سوراخ، کچھ دو نیوٹران ستاروں کے تصادم کی وجہ سے تھے۔ ⁽²⁾. سب کا پتہ چلا گرویاتی لہریں اب تک ایپیسوڈک تھے، بائنری جوڑی کی وجہ سے سیاہ سوراخ یا نیوٹران ستارے ایک دوسرے سے ٹکرا رہے ہیں اور مل رہے ہیں۔ ⁽³⁾ اور اعلی تعدد، مختصر طول موج (ملی سیکنڈ کی حد میں) کے تھے۔   

تاہم، چونکہ ذرائع کی ایک بڑی تعداد کا امکان ہے۔ گرویاتی لہریں میں کائنات لہذا بہت سے گرویاتی لہریں سب سے مل کر کائنات ہو سکتا ہے کہ ہر وقت زمین سے مسلسل گزر رہا ہو ایک پس منظر یا شور بنتا ہے۔ یہ مسلسل، بے ترتیب اور کم تعدد والی چھوٹی لہر ہونی چاہیے۔ اندازہ ہے کہ اس کا کچھ حصہ بگ بینگ سے بھی نکلا ہوگا۔ بلایا کشش ثقل-wave Background (GWB)، اس کا اب تک پتہ نہیں چل سکا ہے۔ ⁽³⁾.  

لیکن ہو سکتا ہے کہ ہم ایک پیش رفت کے دہانے پر ہوں – شمالی امریکہ کے نانوہرٹز آبزرویٹری کے محققین کشش ثقل کی لہریں۔ (NANOGrav) نے ایک کم تعدد سگنل کا پتہ لگانے کی اطلاع دی ہے جو 'گریویٹیشنل ویو بیک گراؤنڈ (GWB) ہو سکتا ہے ^(4,5,6).  

LIGO-virgo ٹیم کے برعکس جس نے پتہ لگایا کشش ثقل کی لہر کے انفرادی جوڑوں سے سیاہ سوراخ، NANOGrav ٹیم نے مستقل، شور جیسے 'مشترکہ' کی تلاش کی ہے۔ کشش ثقل کی لہر بے شمار لوگوں کی طرف سے وقت کی ایک بہت طویل مدت میں پیدا کیا بلیک ہولز میں کائنات. توجہ 'بہت لمبی طول موج' پر تھی۔ کشش ثقل کی لہر 'گرویٹیشنل ویو سپیکٹرم' کے دوسرے سرے پر۔

روشنی اور دیگر برقی مقناطیسی شعاعوں کے برعکس، کشش ثقل کی لہروں کا براہ راست دوربین سے مشاہدہ نہیں کیا جا سکتا۔  

NANOGrav ٹیم نے انتخاب کیا۔ ملی سیکنڈ pulsars (MSPs) جو طویل مدتی استحکام کے ساتھ بہت تیزی سے گھومتے ہیں۔ ان نبضوں سے روشنی کا مستقل نمونہ آرہا ہے جسے کشش ثقل کی لہر کے ذریعہ تبدیل کیا جانا چاہئے۔ خیال یہ تھا کہ زمین پر سگنلز کی آمد کے وقت میں باہم مربوط تبدیلیوں کے لیے الٹرا اسٹیبل ملی سیکنڈ پلسر (MSP) کے ایک جوڑ کا مشاہدہ اور نگرانی کی جائے اس طرح ایک "کہکشاں-سائز" ہمارے اپنے اندر کشش ثقل کی لہر کا پتہ لگانے والا کہکشاں. ٹیم نے ایسے 47 پلسروں کا مطالعہ کرکے ایک پلسر ٹائمنگ سرنی بنائی۔ آرکیبو آبزرویٹری اور گرین بینک ٹیلی سکوپ تھے۔ ریڈیو پیمائش کے لیے استعمال ہونے والی دوربینیں   

اب تک حاصل کردہ ڈیٹا سیٹ میں 47 MSPs اور 12.5 سال سے زیادہ کے مشاہدات شامل ہیں۔ اس کی بنیاد پر، GWB کا براہ راست پتہ لگانے کو حتمی طور پر ثابت کرنا ممکن نہیں ہے حالانکہ پتہ چلنے والے کم تعدد سگنل اس بات کی بہت زیادہ نشاندہی کرتے ہیں۔ شاید، اگلا مرحلہ یہ ہوگا کہ مزید پلسر کو صف میں شامل کیا جائے اور حساسیت کو بڑھانے کے لیے ان کا طویل عرصے تک مطالعہ کیا جائے۔  

کا مطالعہ کرنا کائنات، سائنس دان خصوصی طور پر برقی مقناطیسی شعاعوں جیسے روشنی، ایکس رے، پر انحصار کرتے تھے۔ ریڈیو لہر وغیرہ۔ برقی مقناطیسی تابکاری سے مکمل طور پر غیر متعلق ہونے کی وجہ سے، 2015 میں کشش ثقل کی کھوج نے سائنس دانوں کے لیے آسمانی اجسام کا مطالعہ کرنے اور ان کو سمجھنے کے مواقع کی ایک نئی کھڑکی کھول دی۔ کائنات خاص طور پر وہ آسمانی واقعات جو برقی مقناطیسی فلکیات دانوں کے لیے پوشیدہ ہیں۔ مزید برقی مقناطیسی تابکاری کے برعکس، کشش ثقل کی لہریں مادے کے ساتھ تعامل نہیں کرتیں اس لیے ان کی اصلیت اور ماخذ کے بارے میں معلومات لے جانے کے لیے عملی طور پر بغیر کسی رکاوٹ کے سفر کرتی ہیں۔⁽³⁾

کشش ثقل کی لہر کے پس منظر (GWB) کا پتہ لگانے سے اس موقع کو مزید وسعت ملے گی۔ بگ بینگ سے پیدا ہونے والی لہروں کا پتہ لگانا بھی ممکن ہو سکتا ہے جس سے ہمیں اس کی اصلیت کو سمجھنے میں مدد مل سکتی ہے۔ کائنات بہتر طریقے سے.

***

حوالہ جات:  

1. Castelvecchi D. اور Witze A., 2016. آئن سٹائن کی کشش ثقل کی لہریں آخر کار مل گئیں۔ نیچر نیوز 11 فروری 2016. DOI: https://doi.org/10.1038/nature.2016.19361  

2. Castelvecchi D., 2020. گریویٹیشنل ویو کے 50 واقعات کائنات کے بارے میں کیا ظاہر کرتے ہیں۔ نیچر نیوز 30 اکتوبر 2020 کو شائع ہوئی۔ DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-020-03047-0  

3. LIGO 2021۔ کشش ثقل کی لہروں کے ذرائع اور اقسام۔ پر آن لائن دستیاب ہے۔ https://www.ligo.caltech.edu/page/gw-sources 12 جنوری 2021 کو رسائی ہوئی۔ 

4. NANOGrav تعاون، 2021۔ NANOGrav کو کم تعدد کشش ثقل کی لہر کے پس منظر کے ممکنہ 'پہلے اشارے' ملتے ہیں۔ پر آن لائن دستیاب ہے۔ http://nanograv.org/press/2021/01/11/12-Year-GW-Background.html 12 جنوری 2021 کو رسائی ہوئی۔ 

5. NANOGrav تعاون 2021۔ پریس بریفنگ - NANOGrav ڈیٹا کے 12.5 سالوں میں کشش ثقل کی لہر کے پس منظر کی تلاش۔ 11 جنوری 2021۔ آن لائن دستیاب ہے۔ http://nanograv.org/assets/files/slides/AAS_PressBriefing_Jan’21.pdf  

6. Arzoumanian Z., et al 2020. NANOGrav 12.5 yr ڈیٹا سیٹ: Isotropic Stochastic Gravitational-wave کے پس منظر کی تلاش کریں۔ دی ایسٹرو فزیکل جرنل لیٹرز، جلد 905، نمبر 2۔ DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd401  

***