اس آرٹسٹ کی رینڈرنگ ہماری اپنی Milky Way Galaxy اور اس کے مرکزی بار کا منظر دکھاتی ہے جیسا کہ اوپر سے دیکھا جائے تو ظاہر ہو سکتا ہے۔ کریڈٹ: NASA/JPL-Caltech/R. چوٹ (SSC)
نظام شمسی میں تاریک مادے کی پیمائش کیسے کی جا سکتی ہے۔
کی تصاویر دودھ کا راستہ اربوں ستاروں کو ایک سرپل پیٹرن میں ترتیب دیا ہوا دکھائیں جو مرکز سے باہر نکلتے ہیں، جس کے درمیان میں روشن گیس ہوتی ہے۔ لیکن ہماری آنکھیں صرف اس سطح کی جھلک دیکھ سکتی ہیں جو ہماری کہکشاں کو ایک ساتھ رکھتی ہے۔ ہماری کہکشاں کا تقریباً 95 فیصد حصہ پوشیدہ ہے اور روشنی کے ساتھ تعامل نہیں کرتا ہے۔ یہ تاریک مادہ نامی ایک پراسرار مادے سے بنا ہے جس کی براہ راست پیمائش کبھی نہیں کی گئی۔
اب، ایک نیا مطالعہ اس بات کا حساب لگاتا ہے کہ تاریک مادے کی کشش ثقل ہمارے نظام شمسی میں موجود اشیاء کو کس طرح متاثر کرتی ہے، بشمول خلائی جہاز اور دور دومکیت۔ یہ ایک ایسا طریقہ بھی تجویز کرتا ہے کہ مستقبل کے تجربے کے ساتھ تاریک مادے کے اثر کو براہ راست دیکھا جا سکے۔ مضمون میں شائع ہوا ہے۔ رائل فلکیاتی سوسائٹی کے ماہانہ نوٹس.
مطالعہ کے شریک مصنف اور مشیر جم گرین نے کہا، "ہم پیش گوئی کر رہے ہیں کہ اگر آپ نظام شمسی میں کافی دور نکل جاتے ہیں، تو آپ کو درحقیقت تاریک مادے کی قوت کی پیمائش شروع کرنے کا موقع ملے گا۔" ناساچیف سائنسدان کا دفتر۔ "یہ پہلا خیال ہے کہ اسے کیسے کرنا ہے اور ہم اسے کہاں کریں گے۔"
ہمارے گھر کے پچھواڑے میں سیاہ مادہ
یہاں زمین پر، ہمارے سیارے کی کشش ثقل ہمیں اپنی کرسیوں سے باہر اڑنے سے روکتی ہے، اور سورج کی کشش ثقل ہمارے سیارے کو 365 دن کے شیڈول پر گردش کرتی رہتی ہے۔ لیکن ایک خلائی جہاز سورج سے جتنا دور اڑتا ہے، وہ اتنا ہی کم سورج کی کشش ثقل کو محسوس کرتا ہے، اور اتنا ہی زیادہ یہ کشش ثقل کا ایک مختلف ذریعہ محسوس کرتا ہے: باقی کہکشاں کے مادے کا، جو زیادہ تر تاریک مادہ ہے۔ ہماری کہکشاں کے 100 بلین ستاروں کی کمیت آکاشگنگا کے تاریک مادے کے مواد کے تخمینے کے مقابلے میں معمولی ہے۔
نظام شمسی میں تاریک مادے کے اثر و رسوخ کو سمجھنے کے لیے، مطالعہ کے مرکزی مصنف ایڈورڈ بیلبرونو نے "کہکشاں قوت" کا حساب لگایا، جو کہ عام مادے کی مجموعی کشش ثقل کی قوت کو پوری کہکشاں کے تاریک مادے کے ساتھ ملایا۔ اس نے پایا کہ نظام شمسی میں، اس قوت کا تقریباً 45 فیصد تاریک مادے سے ہے اور 55 فیصد عام، نام نہاد "بیریونک مادے" سے ہے۔ یہ نظام شمسی میں تاریک مادّے اور عام مادے کے درمیان تقریباً نصف تقسیم کی تجویز کرتا ہے۔
"ہمارے نظام شمسی میں تاریک مادے کی وجہ سے عام مادے کی وجہ سے ہونے والی قوت کے مقابلے میں کہکشاں کی قوت کی نسبتاً کم شراکت سے مجھے قدرے حیرت ہوئی،" بیلبرونو، ریاضی دان اور ماہر فلکیات نے کہا۔ پرنسٹن یونیورسٹی اور یشیوا یونیورسٹی۔ "اس کی وضاحت اس حقیقت سے ہوتی ہے کہ زیادہ تر تاریک مادہ ہماری کہکشاں کے بیرونی حصوں میں ہمارے نظام شمسی سے بہت دور ہے۔"
تاریک مادے کا "ہالو" کہلاتا ایک بڑا خطہ آکاشگنگا کو گھیرے ہوئے ہے اور کہکشاں کے تاریک مادے کی سب سے بڑی ارتکاز کی نمائندگی کرتا ہے۔ ہالہ میں کوئی معمولی چیز نہیں ہے۔ مصنفین نے کہا کہ اگر نظام شمسی کہکشاں کے مرکز سے زیادہ فاصلے پر واقع ہوتا تو یہ کہکشاں قوت میں تاریک مادے کے بڑے تناسب کے اثرات کو محسوس کرے گا کیونکہ یہ تاریک مادے کے ہالہ کے قریب ہوگا۔
اس فنکار کے تصور میں، NASA کے Voyager 1 خلائی جہاز میں نظام شمسی کا پرندوں کا نظارہ ہے۔ دائرے بڑے بیرونی سیاروں کے مدار کی نمائندگی کرتے ہیں: مشتری، زحل، یورینس اور نیپچون۔ 1977 میں لانچ کیا گیا، وائجر 1 نے سیاروں مشتری اور زحل کا دورہ کیا۔ خلائی جہاز اب زمین سے 14 بلین میل سے زیادہ دور ہے، جو اسے اب تک کی سب سے زیادہ دور کی انسانی ساختہ چیز بناتا ہے۔ درحقیقت، Voyager 1 اب انٹرسٹیلر اسپیس کے ذریعے زوم کر رہا ہے، ستاروں کے درمیان کا خطہ جو کہ گیس، دھول اور مرتے ہوئے ستاروں سے دوبارہ استعمال ہونے والے مواد سے بھرا ہوا ہے۔ کریڈٹ: NASA, ESA, اور G. Bacon (STScI)
تاریک مادہ خلائی جہاز کو کس طرح متاثر کر سکتا ہے۔
نئی تحقیق کے مطابق، گرین اور بیلبرونو نے پیش گوئی کی ہے کہ تاریک مادے کی کشش ثقل ان تمام خلائی جہازوں کے ساتھ قدرے تعامل کرتی ہے جسے ناسا نے نظام شمسی سے باہر جانے والے راستوں پر بھیجا ہے۔
بیلبرونو نے کہا، "اگر خلائی جہاز تاریک مادے کے ذریعے کافی دیر تک آگے بڑھتا ہے، تو ان کی رفتار بدل جاتی ہے، اور مستقبل کے بعض مشنوں کے لیے مشن کی منصوبہ بندی کے لیے اس پر غور کرنا ضروری ہے۔"
اس طرح کے خلائی جہاز میں بالترتیب 10 اور 11 میں شروع ہونے والے ریٹائرڈ پاینیر 1972 اور 1973 پروب شامل ہو سکتے ہیں۔ وائجر 1 اور 2 پروبس جو 40 سال سے زیادہ عرصے سے تلاش کر رہے ہیں اور انٹرسٹیلر اسپیس میں داخل ہو چکے ہیں۔ اور نیو ہورائزنز خلائی جہاز جو اس سے گزر چکا ہے۔ پلوٹو اور کیپر بیلٹ میں اروکوتھ۔
لیکن یہ ایک چھوٹا سا اثر ہے. اربوں میل کا سفر کرنے کے بعد، Pioneer 10 جیسے خلائی جہاز کا راستہ تاریک مادے کے اثر کی وجہ سے تقریباً 5 فٹ (1.6 میٹر) ہی ہٹ جائے گا۔ "وہ تاریک مادے کا اثر محسوس کرتے ہیں، لیکن یہ اتنا چھوٹا ہے کہ ہم اس کی پیمائش نہیں کر سکتے،" گرین نے کہا۔
کہکشاں قوت کہاں پر قبضہ کرتی ہے؟
سورج سے ایک خاص فاصلے پر کہکشاں کی قوت سورج کی کھینچنے سے زیادہ طاقتور ہو جاتی ہے جو کہ عام مادے سے بنی ہوتی ہے۔ بیلبرونو اور گرین نے حساب لگایا کہ یہ منتقلی تقریباً 30,000 فلکیاتی اکائیوں پر ہوتی ہے، یا زمین سے سورج کے فاصلے سے 30,000،100,000 گنا زیادہ ہوتی ہے۔ یہ پلوٹو کے فاصلے سے بہت آگے ہے، لیکن پھر بھی اورٹ کلاؤڈ کے اندر، لاکھوں دومکیتوں کا ایک غول جو نظام شمسی کو گھیرے ہوئے ہے اور XNUMX فلکیاتی اکائیوں تک پھیلا ہوا ہے۔
اس کا مطلب یہ ہے کہ تاریک مادے کی کشش ثقل 'Oumuamua، سگار کی شکل کا دومکیت یا سیارچہ جو کسی دوسرے ستارے کے نظام سے آیا تھا اور 2017 میں اندرونی نظام شمسی سے گزرا تھا جیسی اشیاء کی رفتار میں کردار ادا کر سکتا تھا۔ اس کی غیر معمولی تیز رفتاری کی وضاحت کی جا سکتی ہے۔ مصنفین کا کہنا ہے کہ سیاہ مادے کی کشش ثقل اس پر لاکھوں سالوں تک دباؤ ڈالتی ہے۔
اگر نظام شمسی کے بیرونی حصے میں کوئی بڑا سیارہ ہو تو ایک فرضی شے جسے کہتے ہیں سیارہ 9 یا سیارہ ایکس جس کے بارے میں سائنسدان حالیہ برسوں میں تلاش کر رہے ہیں، تاریک مادہ اس کے مدار کو بھی متاثر کرے گا۔ اگر یہ سیارہ موجود ہے تو سیاہ مادّہ شاید اسے اس علاقے سے دور بھی دھکیل سکتا ہے جہاں سائنس دان اس وقت اس کی تلاش کر رہے ہیں، گرین اور بیلبرونو لکھتے ہیں۔ تاریک مادے کی وجہ سے اورٹ کلاؤڈ کے کچھ دومکیتوں کو بھی سورج کے مدار سے مکمل طور پر فرار ہونے کا سبب بنا ہے۔
کیا تاریک مادے کی کشش ثقل کی پیمائش کی جا سکتی ہے؟
نظام شمسی میں تاریک مادّے کے اثرات کی پیمائش کرنے کے لیے، ضروری نہیں کہ ایک خلائی جہاز کو اتنا دور سفر کرنا پڑے۔ گرین اور بیلبرونو نے کہا کہ 100 فلکیاتی اکائیوں کے فاصلے پر، صحیح تجربے کے ساتھ ایک خلائی جہاز فلکیات دانوں کو تاریک مادے کے اثر کو براہ راست پیمائش کرنے میں مدد دے سکتا ہے۔
خاص طور پر، ریڈیوآئسوٹوپ پاور سے لیس ایک خلائی جہاز، ایک ایسی ٹیکنالوجی جس نے پاینیر 10 اور 11، وائجرز، اور نیو ہورائزن کو سورج سے بہت دور پرواز کرنے کی اجازت دی ہے، یہ پیمائش کرنے کے قابل ہو سکتا ہے۔ ایسا خلائی جہاز ایک عکاس گیند لے کر اسے مناسب فاصلے پر چھوڑ سکتا ہے۔ گیند صرف کہکشاں قوتوں کو محسوس کرے گی، جبکہ خلائی جہاز کہکشاں قوتوں کے علاوہ اپنے پاور سسٹم میں گرتے ہوئے تابکار عنصر سے تھرمل قوت کا تجربہ کرے گا۔ تھرمل فورس کو گھٹاتے ہوئے، محققین پھر یہ دیکھ سکتے ہیں کہ کہکشاں کی قوت کا تعلق گیند اور خلائی جہاز کے متعلقہ رفتار میں انحراف سے کیسے ہوتا ہے۔ ان انحرافات کو لیزر سے ماپا جائے گا کیونکہ دونوں اشیاء ایک دوسرے کے متوازی پرواز کرتی ہیں۔
ایک مجوزہ مشن کا تصور جسے انٹر اسٹیلر پروب کہا جاتا ہے، جس کا مقصد سورج سے تقریباً 500 فلکیاتی اکائیوں کا سفر کرنا ہے تاکہ اس نامعلوم ماحول کو تلاش کیا جا سکے، اس طرح کے تجربے کا ایک امکان ہے۔
بڑے پیمانے پر کہکشاں کلسٹر Cl 0024+17 (ZwCl 0024+1652) کے ہبل سے دو نظارے دکھائے گئے ہیں۔ بائیں طرف نظر آنے والی روشنی کا منظر ہے جس میں عجیب نظر آنے والے نیلے آرکس پیلے رنگ کی کہکشاؤں کے درمیان دکھائی دے رہے ہیں۔ یہ کلسٹر کے بہت پیچھے واقع کہکشاؤں کی بڑی اور مسخ شدہ تصاویر ہیں۔ ان کی روشنی کشش ثقل کی عینک لگانے کے عمل میں جھرمٹ کی بے پناہ کشش ثقل سے جھکی ہوئی اور بڑھا دی جاتی ہے۔ دائیں طرف، ایک نیلے رنگ کی شیڈنگ شامل کی گئی ہے تاکہ نظر نہ آنے والے مواد کے مقام کی نشاندہی کی جا سکے جسے تاریک مادہ کہا جاتا ہے جو کہ نظر آنے والی کشش ثقل کے لینس والی کہکشاؤں کی نوعیت اور جگہ کے تعین کے لیے ریاضیاتی طور پر ضروری ہے۔ کریڈٹ: NASA, ESA, MJ Jee and H. Ford (Johns Hopkins University)
تاریک مادے کے بارے میں مزید
کہکشاؤں میں چھپے ہوئے ماس کے طور پر تاریک مادّہ پہلی بار 1930 کی دہائی میں فرٹز زوکی نے تجویز کیا تھا۔ لیکن یہ خیال 1960 اور 1970 کی دہائیوں تک متنازعہ رہا، جب ویرا سی روبن اور ساتھیوں نے اس بات کی تصدیق کی کہ ان کے کہکشاں مراکز کے گرد ستاروں کی حرکات طبیعیات کے قوانین کی پیروی نہیں کریں گی اگر صرف عام مادے شامل ہوں۔ ماس کا صرف ایک بہت بڑا پوشیدہ ذریعہ ہی اس بات کی وضاحت کرسکتا ہے کہ ہماری جیسی سرپل کہکشاؤں کے مضافات میں ستارے اتنی ہی تیزی سے حرکت کیوں کرتے ہیں۔
آج، سیاہ مادے کی نوعیت تمام فلکی طبیعیات میں سب سے بڑے اسرار میں سے ایک ہے۔ طاقتور رصد گاہیں جیسے ہبل خلائی دوربین اور چندر ایکس رے آبزرویٹری نے سائنسدانوں کو کائنات میں تاریک مادے کے اثر و رسوخ اور تقسیم کو سمجھنے میں مدد کی ہے۔ ہبل نے بہت سی کہکشاؤں کی کھوج کی ہے جن کا تاریک مادہ ایک اثر میں حصہ ڈالتا ہے جسے "لینسنگ"جہاں کشش ثقل خود خلا کو موڑتی ہے اور زیادہ دور کی کہکشاؤں کی تصاویر کو بڑا کرتی ہے۔
ماہرین فلکیات جدید ترین دوربینوں کے جدید ترین سیٹ کے ساتھ کائنات میں تاریک مادے کے بارے میں مزید جانیں گے۔ ناسا کا جیمز ویب خلائی دوربین، جس نے 25 دسمبر 2021 کو لانچ کیا، کہکشاؤں کی تصاویر اور دیگر ڈیٹا لے کر اور ان کے لینسنگ اثرات کا مشاہدہ کر کے تاریک مادے کے بارے میں ہماری سمجھ میں حصہ ڈالے گا۔ ناسا کی نینسی گریس رومن اسپیس ٹیلی سکوپ، جو 2020 کی دہائی کے وسط میں لانچ ہونے والی ہے، ایک ارب سے زیادہ کہکشاؤں کا سروے کرے گی تاکہ ان کی شکلوں اور تقسیم پر تاریک مادے کے اثرات کو دیکھا جا سکے۔
یورپی خلائی ایجنسی کا آنے والا یوکلڈ مشن، جس میں ناسا کا تعاون ہے، تاریک مادّے اور تاریک توانائی کو بھی نشانہ بنائے گا، تقریباً 10 بلین سال کے عرصے میں جب تاریک توانائی نے کائنات کی توسیع کو تیز کرنا شروع کیا تھا۔ اور ویرا سی روبن آبزرویٹری، نیشنل سائنس فاؤنڈیشن، محکمہ توانائی، اور دیگر کے تعاون سے، جو چلی میں زیر تعمیر ہے، سیاہ مادے کے حقیقی جوہر کی اس پہیلی میں قیمتی ڈیٹا کا اضافہ کرے گی۔
لیکن یہ طاقتور ٹولز ہمارے نظام شمسی سے کہیں زیادہ فاصلے پر تاریک مادے کے مضبوط اثرات تلاش کرنے کے لیے بنائے گئے ہیں، جہاں تاریک مادے کا اثر بہت کمزور ہے۔
بیلبرونو نے کہا، "اگر آپ اس کا پتہ لگانے کے لیے وہاں کوئی خلائی جہاز بھیج سکتے ہیں، تو یہ ایک بہت بڑی دریافت ہوگی۔"
حوالہ: "نظام شمسی سے نکلتے وقت: سیاہ مادے میں فرق پڑتا ہے" بذریعہ ایڈورڈ بیلبرونو اور جیمز گرین، 4 جنوری 2022، رائل فلکیاتی سوسائٹی کے ماہانہ نوٹس.
DOI: 10.1093/mnras/stab3781۔
