سیاہ سوراخ کیسے بنتے ہیں، یہ کیا ہیں، اور وہ کائنات کے بارے میں کیا بتاتے ہیں

ناسا کی تعریف کے مطابق، ایک سیاہ سوراخ خلا کا وہ خطہ ہے جہاں کشش ثقل اتنی مضبوط ہے کہ روشنی سمیت کوئی بھی چیز اس وقت نہیں نکل سکتی جب یہ واقعہ کے افق نام کی حد سے آگے بڑھتا ہے۔ چونکہ کوئی روشنی نہیں نکلتی، سیاہ سوراخ خود براہ راست نہیں دیکھے جا سکتے؛ ان کی موجودگی قریبی مادے پر ان کے کشش ثقل کے اثرات سے سمجھی جاتی ہے اور، 2019 کے بعد سے، ان کے گرد چمکتے ہوئے مادے کی براہ راست تصویروں سے۔

سیاہ سوراخ کیسے بنتا ہے

ناسا کے مطابق، ایک تارہ اپنے مرکز میں جوہری انجماد کے ذریعے توانائی پیدا کرتا ہے، اور اس توانائی کا بیرونی دباؤ تارے کی اپنی کشش ثقل کے اندرونی کھنچاؤ کو متوازن کرتا ہے۔ جب سورج سے 20 گنا سے زیادہ بڑے تارے کا جوہری ایندھن ختم ہو جاتا ہے، تو یہ توازن ٹوٹ جاتا ہے۔ مرکز اپنے وزن کے تحت منہدم ہو جاتا ہے، ایک سپر نووا دھماکہ پیدا کرتا ہے جو تارے کی بیرونی تہوں کو بکھیر دیتا ہے۔ اگر بچا ہوا مرکز تقریباً تین سورج کی کمیت سے زیادہ ہو تو ناسا کہتا ہے کہ یہ ایک تارکی-بڑے سیاہ سوراخ میں منہدم ہوتا رہتا ہے۔

ہر منہدم ہونے والا تارہ سیاہ سوراخ نہیں بناتا۔ ناسا کی تارکی ارتقاء کی وضاحت کے مطابق، تقریباً تین سورج کی کمیت سے کم مرکز عام طور پر ایک نیوٹرون تارہ بن جاتا ہے۔ ایک بار سیاہ سوراخ موجود ہونے کے بعد، یہ گیس، غبار، اور یہاں تک کہ دوسرے تاروں یا سیاہ سوراخوں کو اپنی طرف کھنچ کر مزید بڑھ سکتا ہے جو بہت قریب آ جائیں۔

تین بنیادی اقسام

ناسا سیاہ سوراخوں کو کمیت کے لحاظ سے تین وسیع زمرہ جات میں تقسیم کرتا ہے۔ تارکی-بڑے سیاہ سوراخ، تقریباً تین سے کئی درجن سورج کی کمیت تک، راہِ شیری میں بکھرے ہوئے ہیں اور منہدم ہونے والے بھاری تاروں سے بنتے ہیں۔ درمیانی-بڑے سیاہ سوراخ، تقریباً 100 سے 10,000 سے زیادہ سورج کی کمیت کے ساتھ، زیادہ نایاب ہیں اور تصدیق کرنا مشکل ہے؛ ناسا 2019 میں شناخت شدہ سب سے زیادہ قابل غور مثالوں میں سے ایک کا حوالہ دیتا ہے۔ انتہائی بڑے سیاہ سوراخ، 100,000 سے اربوں سورج کی کمیت کے ساتھ، بیشتر بڑی کہکشاؤں کے مراکز میں بیٹھے ہیں، بشمول راہِ شیری۔

ناقابلِ دیکھے کو دیکھنا: براہ راست تصویریں

چونکہ روشنی سیاہ سوراخ سے نہیں نکل سکتی، فلکیات دان خود چیز کی تصویر نہیں لے سکتے۔ بجائے اس کے، ایونٹ ہورائزن ٹیلی اسکوپ (EHT) — ریڈیو ٹیلی اسکوپوں کا ایک عالمی نیٹ ورک جو امریکی نیشنل سائنس فاؤنڈیشن (NSF) کے مطابق ایک زمین کے سائز کے آلے کے طور پر کام کرتا ہے — سیاہ سوراخ کے گرد چمکتی ہوئی گیس کی تصویر لیتا ہے جو واقعہ کے افق سے بالکل باہر چکر کاٹتی ہے۔ 10 اپریل 2019 کو، EHT Collaboration نے پہلی ایسی تصویر جاری کی، کہکشاں M87 کے مرکز میں سپر میسیو سیاہ سوراخ کی، جو زمین سے تقریباً 55 ملین نوری سال دور ہے اور NSF کے خلاصے کے مطابق تقریباً 6.5 ارب سورج کی کمیت میں پیمائش ہے۔

12 مئی 2022 کو، EHT Collaboration نے دوسری تصویر جاری کی، اس بار Sagittarius A* کی، جو ہماری اپنی راہِ شیری کے مرکز میں سپر میسیو سیاہ سوراخ ہے۔ NSF اسے اس چیز کی پہلی براہ راست بصری ثبوت کے طور پر بیان کرتا ہے، NSF کی کمیت تقریباً سورج کی کمیت سے 4 ملین گنا ہے۔ cosmoquest.org پر نتائج کا خلاصہ اسی طرح اس کی کمیت کو تقریباً چار ملین سورج کی کمیت اور زمین سے اس کے فاصلے کو تقریباً 27,000 نوری سال بتاتا ہے۔ دونوں تصویریں ایک جیسی خصوصیت دکھاتی ہیں: ایک تاریک مرکزی سائے کو انتہائی گرم چکر کاٹتی ہوئی گیس کی روشن، لینس شدہ روشنی سے گھیرا ہوا۔

خلائی وقت میں لہریں: کشش ثقل کی لہریں

ثبوت کی ایک الگ لائن کشش ثقل کی لہریں سے آتی ہے — خلائی وقت میں لہریں جو البرٹ آئن سٹائن کے عمومی اضافیت کے نظریہ سے 1915 میں پیش گوئی کی گئی تھیں۔ 14 ستمبر 2015 کو، جڑواں Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ڈیٹیکٹرز ہنفورڈ، واشنگٹن، اور لیونگسٹن، لوزیانا میں، ایک سگنل درج کیا گیا جس کا نام GW150914 ہے، LIGO سائنس خلاصے کے مطابق۔ سگنل دو سیاہ سوراخوں کے ملاپ سے آیا تھا جن کی کمیت تقریباً 36 اور 29 گنا سورج کی کمیت تھی، جو تقریباً 62 سورج کی کمیت کے ایک سیاہ سوراخ میں مل گئے۔ لاپتہ تین سورج کی کمیت کشش ثقل کی لہریں کی توانائی کے طور پر نکالی گئی، LIGO کہتا ہے، ایک ارب نوری سال سے زیادہ دوری والے واقعے سے۔

LIGO رپورٹ کرتا ہے کہ شناخت پانچ سگما سے زیادہ شماریاتی اہمیت تک پہنچی، جس کا مطلب ہے کہ اتنی طاقت کا غلط الرم تقریباً 200,000 سال کے موازی ڈیٹا میں صرف ایک بار متوقع ہوگا۔ مشاہدہ شدہ لہریں عمومی اضافیت کی پیش گوئیوں سے ملتی تھیں، طبیعیات دانوں کو سیاہ سوراخوں کا مطالعہ کرنے کا ایک نیا طریقہ دیتے ہوئے جو روشنی پر منحصر نہیں ہے۔

سیاہ سوراخ کائنات کے بارے میں کیا بتاتے ہیں

سیاہ سوراخ کے تشریح کی ناسا کی وضاحت تین اہم زون شناخت کرتی ہے: واقعہ کے افق، کوئی واپسی کی حد جہاں فرار کی رفتار روشنی کی رفتار سے زیادہ ہے؛ اتجمع کی ڈسک، سمندری مادہ جس کی تابکاری ماہرینِ فلکیات کو دوسری صورت میں نظر نہ آنے والے سیاہ سوراخوں کی شناخت کرنے دیتی ہے؛ اور مرکز میں تخصیص، جہاں مادہ انتہائی کثافت تک سکڑا ہوا ہے اور موجودہ طبیعیات، عمومی اضافیت سمیت، ٹوٹنے کی توقع ہے۔ ناسا نوٹ کرتا ہے یہ وہ جگہ ہے جہاں کوانٹم اثرات اہم ہونے کے لیے سوچے جاتے ہیں، اس کا مطلب ہے سیاہ سوراخ وہ سرحد ہیں جہاں اضافیت اور کوانٹم میکانکس کو بالآخر ملنا چاہیے۔

چونکہ وہ روشنی کو موڑتے ہیں، وقت کو تناؤ میں ڈالتے ہیں، اور کہکشاؤں کی ساخت کو بند کرتے ہیں، سیاہ سوراخ قدرتی لیبارٹریز کے طور پر کام کرتے ہیں۔ براہ راست امیجنگ سے مشاہدات اور کشش ثقل کی لہریں کے ڈیٹیکٹرز سے سائنس دانوں کو دو آزادانہ طریقے دیتے ہیں تاکہ وہ جانچ سکیں کہ آیا کشش ثقل آئن سٹائن کے نظریہ کے مطابق برتاؤ کرتی ہے کائنات میں معلوم سب سے انتہائی حالات میں۔