ماہرین فلکیات کا کہنا ہے کہ انہوں نے کائنات کے پہلے ستاروں کو دیکھا ہے۔

ماہرین فلکیات کے ایک گروپ نے جیمز ویب اسپیس ٹیلی سکوپ (JWST) کے ڈیٹا پر روشنی ڈالی ہے جس نے دور دراز کہکشاں میں ہیلیم کے ایک نایاب آاسوٹوپ سے روشنی کی جھلک دکھائی ہے، جو کائنات کی پہلی نسل کے ستاروں کی موجودگی کی نشاندہی کر سکتی ہے۔

یہ طویل عرصے سے تلاش کیے جانے والے، نامناسب طور پر "آبادی III" ستارے کائنات کی ابتدائی گیس سے بنائے گئے ہائیڈروجن اور ہیلیم کی غیر معمولی گیندیں ہوں گی۔ نظریہ دانوں نے 1970 کی دہائی میں ان پہلی فائر بالز کا تصور کرنا شروع کیا، یہ قیاس کرتے ہوئے کہ، مختصر زندگی کے بعد، وہ سپرنووا کے طور پر پھٹ گئے، بھاری عناصر کو جعلسازی کرتے ہوئے اور انہیں کائنات میں پھیلا دیا۔ اس ستارے کے سامان نے بعد میں آبادی II کے ستاروں کو جنم دیا جو بھاری عناصر میں زیادہ پائے گئے، پھر اس سے بھی زیادہ امیر آبادی I ستارے جیسے ہمارے سورج، نیز سیارے، کشودرگرہ، دومکیت اور آخر کار خود زندگی۔

"ہم موجود ہیں، لہذا ہم جانتے ہیں کہ ستاروں کی پہلی نسل ضرور رہی ہوگی،" کہا ربیکا بولر، برطانیہ میں مانچسٹر یونیورسٹی میں ماہر فلکیات۔

اب بیجنگ میں چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے ماہر فلکیات ژن وانگ اور ان کے ساتھیوں کا خیال ہے کہ انہوں نے انہیں ڈھونڈ لیا ہے۔ "یہ واقعی غیر حقیقی ہے،" وانگ نے کہا۔ تصدیق کی ابھی بھی ضرورت ہے۔ ٹیم کا کاغذ، پری پرنٹ سرور arxiv.org پر پوسٹ کیا گیا۔ 8 دسمبر کو، پر ہم مرتبہ کے جائزے کا انتظار ہے۔ فطرت، قدرت.

یہاں تک کہ اگر محققین غلط ہیں، تو شاید پہلے ستاروں کی زیادہ قابل اعتماد شناخت زیادہ دور نہ ہو۔ JWST، جو ہے فلکیات کے وسیع پیمانے پر تبدیلی، سوچا جاتا ہے کہ انہیں دیکھنے کے لیے جگہ اور وقت میں کافی دور تک جھانکنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ پہلے ہی، بہت بڑی تیرتی دوربین نے دور دراز کی کہکشاؤں کا پتہ لگا لیا ہے جن کی غیر معمولی بات ہے۔ چمک تجویز کرتا ہے کہ ان میں پاپولیشن III ستارے ہوسکتے ہیں۔ اور JWST کے ساتھ ستاروں کو دریافت کرنے کے لیے کوشاں دیگر تحقیقی گروپ اب اپنے اپنے ڈیٹا کا تجزیہ کر رہے ہیں۔ "یہ بالکل گرم ترین سوالات میں سے ایک ہے،" کہا مائیک نارمن، یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، سان ڈیاگو میں ایک ماہر طبیعیات جو کمپیوٹر سمولیشن میں ستاروں کا مطالعہ کرتے ہیں۔

ایک یقینی دریافت سے ماہرین فلکیات کو ستاروں کی جسامت اور ظاہری شکل کی جانچ شروع کرنے کی اجازت ملے گی، جب وہ موجود تھے، اور کیسے، ابتدائی تاریکی میں، وہ اچانک روشن ہوئے۔

"یہ واقعی کائنات کی تاریخ میں سب سے بنیادی تبدیلیوں میں سے ایک ہے،" بولر نے کہا۔

آبادی III

بگ بینگ کے تقریباً 400,000 سال بعد، الیکٹران، پروٹون اور نیوٹران ہائیڈروجن اور ہیلیم ایٹموں میں یکجا ہونے کے لیے کافی حد تک آباد ہو گئے۔ جیسے جیسے درجہ حرارت گرتا رہا، سیاہ مادّہ دھیرے دھیرے جمع ہوتا گیا، جوہریوں کو اپنے ساتھ کھینچتا رہا۔ جھنڈوں کے اندر، ہائیڈروجن اور ہیلیم کو کشش ثقل کے ذریعے کچل دیا گیا، گیس کی بہت بڑی گیندوں میں گاڑھا ہو گیا، یہاں تک کہ، ایک بار جب گیندیں کافی گھنے ہو گئیں، ان کے مراکز میں جوہری فیوژن اچانک بھڑک اٹھے۔ پہلے ستارے پیدا ہوئے۔

جرمن ماہر فلکیات والٹر باڈی درجہ بندی ہماری کہکشاں کے ستاروں کو 1944 میں I اور II کی قسموں میں تقسیم کیا گیا۔ سابق میں ہمارا سورج اور دیگر دھاتوں سے بھرپور ستارے شامل ہیں۔ مؤخر الذکر ہلکے عناصر سے بنے پرانے ستاروں پر مشتمل ہے۔ پاپولیشن III ستاروں کا خیال کئی دہائیوں بعد ادب میں داخل ہوا۔ 1984 کے ایک مقالے میں جس نے ان کا پروفائل اٹھایا، برطانوی ماہر فلکیات برنارڈ کار اہم کردار بیان کیا۔ ستاروں کی یہ اصل نسل ابتدائی کائنات میں کھیلی ہو سکتی ہے۔ کار اور ان کے ساتھیوں نے لکھا، "ان کی حرارت یا دھماکوں سے کائنات کا دوبارہ ہونا ممکن ہو سکتا ہے،" اور ان کے بھاری عنصر کی پیداوار سے قبل از وقت کی افزودگی کا پھٹ پڑ سکتا تھا، جس سے بعد کے ستاروں کو بھاری عناصر سے مالا مال کیا گیا۔

کار اور اس کے شریک مصنفین نے اندازہ لگایا کہ ستارے بہت بڑے سائز میں بڑھ سکتے ہیں، جو کہ ہمارے سورج سے چند لاکھ سے 100,000 گنا زیادہ بڑے پیمانے پر کہیں بھی ہو سکتے ہیں، کیونکہ ابتدائی کائنات میں ہائیڈروجن اور ہیلیم گیس کی بڑی مقدار دستیاب ہے۔

رینج کے سب سے بھاری سرے پر، نام نہاد سپر میسیو ستارے، نسبتاً ٹھنڈے، سرخ اور پھولے ہوئے ہوں گے، جس کے سائز ہمارے تقریباً پورے نظام شمسی کو گھیر سکتے ہیں۔ آبادی III کے ستاروں کی زیادہ معمولی سائز کی مختلف قسمیں نیلے رنگ کی گرم چمکتی ہوں گی، جس کی سطح کا درجہ حرارت تقریباً 50,000 ڈگری سیلسیس ہے، جو ہمارے سورج کے لیے صرف 5,500 ڈگری ہے۔

2001 میں، نارمن کی قیادت میں کمپیوٹر سمیلیشنز نے وضاحت کی اتنے بڑے ستارے کیسے بن سکتے ہیں۔. موجودہ کائنات میں، گیس کے بادل بہت سے چھوٹے ستاروں میں بٹ جاتے ہیں۔ لیکن نقالی نے ظاہر کیا کہ ابتدائی کائنات میں گیس کے بادل، جدید بادلوں سے زیادہ گرم ہونے کی وجہ سے اتنی آسانی سے گاڑھا نہیں ہو سکتے تھے اور اس لیے ستارے کی تشکیل میں کم موثر تھے۔ اس کے بجائے، پورے بادل ایک واحد، دیوہیکل ستارے میں ٹوٹ جائیں گے۔

ان کے بے پناہ تناسب کا مطلب ہے کہ ستارے قلیل المدت تھے، زیادہ سے زیادہ چند ملین سال تک رہتے ہیں۔ (زیادہ بڑے ستارے اپنے دستیاب ایندھن سے زیادہ تیزی سے جلتے ہیں۔) اس طرح، آبادی III کے ستارے کائنات کی تاریخ میں زیادہ دیر تک قائم نہیں رہے ہوں گے - شاید چند سو ملین سال جب ابتدائی گیس کی آخری جیبیں ختم ہو گئیں۔

بہت سی غیر یقینی صورتحال ہیں۔ یہ ستارے واقعی کتنے بڑے ہو گئے؟ کائنات میں وہ کتنی دیر سے موجود تھے؟ اور وہ ابتدائی کائنات میں کتنے پرچر تھے؟ "وہ ہماری اپنی کہکشاں کے ستاروں سے بالکل مختلف ستارے ہیں،" بولر نے کہا۔ "وہ صرف ایسی ہی دلچسپ چیزیں ہیں۔"

چونکہ وہ بہت دور ہیں اور مختصر طور پر موجود ہیں، ان کے لیے ثبوت تلاش کرنا ایک چیلنج رہا ہے۔ تاہم، 1999 میں، کولوراڈو یونیورسٹی کے ماہرین فلکیات، بولڈر نے پیش گوئی کی کہ ستاروں کو بتانے والے دستخط تیار کریں۔: ہیلیم-2 سے روشنی کی ایک مخصوص تعدد۔ ہیلیم کی اس غیر مستحکم شکل میں اس کے مرکزے میں صرف دو پروٹون ہوتے ہیں، جبکہ باقاعدہ ہیلیم میں بھی دو نیوٹران ہوتے ہیں۔ مانچسٹر یونیورسٹی کے ماہر فلکیات جیمز ٹرسلر نے وضاحت کی کہ "ہیلیئم کا اخراج دراصل خود ستاروں کے اندر سے نہیں ہوتا ہے۔" بلکہ، یہ اس وقت پیدا ہوا جب ستاروں کی گرم سطحوں سے توانائی بخش فوٹان ستارے کے ارد گرد گیس میں ہل چلا گیا۔

یونیورسٹی آف جنیوا کے ڈینیئل شیرر نے کہا کہ یہ نسبتاً آسان پیشین گوئی ہے۔ 2002 میں اس خیال کو بڑھایا گیا۔. شکار جاری تھا۔ 

پہلے ستاروں کی تلاش

2015 میں، Schaerer اور ان کے ساتھیوں نے سوچا کہ شاید انہیں کچھ مل گیا ہے۔ وہ ممکنہ اشارے کا پتہ چلا ایک دور دراز، قدیم کہکشاں میں ہیلیم 2 کے دستخط کا جو کہ آبادی III ستاروں کے گروپ سے منسلک ہو سکتا ہے۔ بگ بینگ کے 800 ملین سال بعد نمودار ہونے کے بعد، کہکشاں ایسا لگ رہا تھا جیسے اس میں کائنات کے پہلے ستاروں کا پہلا ثبوت موجود ہو۔

بعد میں بولر کی قیادت میں کام نتائج پر اختلاف کیا. "ہمیں ذریعہ سے آکسیجن کے اخراج کے ثبوت ملے۔ اس نے خالص آبادی III کے منظر نامے کو مسترد کر دیا، "انہوں نے کہا۔ پھر ایک آزاد گروپ ہیلیم-2 لائن کا پتہ لگانے میں ناکام ابتدائی ٹیم نے دیکھا۔ "یہ وہاں نہیں تھا،" بولر نے کہا۔

کیا دوسرے بہتر کر سکتے ہیں؟

ماہرین فلکیات JWST پر اپنی امیدیں باندھ لیں۔، جس کا آغاز دسمبر 2021 میں ہوا۔ یہ دوربین، اپنے بہت بڑے آئینے اور انفراریڈ روشنی کے لیے بے مثال حساسیت کے ساتھ، اس سے پہلے کی کسی بھی دوربین کے مقابلے ابتدائی کائنات میں زیادہ آسانی سے جھانک سکتی ہے۔ (چونکہ روشنی کو یہاں سفر کرنے میں وقت لگتا ہے، اس لیے دوربین بیہوش، دور دراز چیزوں کو دیکھتی ہے جیسا کہ وہ بہت پہلے دکھائی دیتی ہیں۔) دوربین اسپیکٹروسکوپی بھی کر سکتی ہے، جو روشنی کو اس کے اجزاء کی طول موج میں توڑ دیتی ہے، جس سے وہ ہیلیم-2 کی شناخت تلاش کر سکتا ہے۔ آبادی III ستارے۔

وانگ کی ٹیم نے JWST کے 2,000 سے زیادہ اہداف کے لیے سپیکٹروسکوپی ڈیٹا کا تجزیہ کیا۔ ایک ایک دور دراز کی کہکشاں ہے جو بگ بینگ کے صرف 620 ملین سال بعد نمودار ہوئی۔ محققین کے مطابق کہکشاں دو ٹکڑوں میں بٹی ہوئی ہے۔ ان کے تجزیے سے ظاہر ہوتا ہے کہ ایک آدھے حصے میں دوسرے عناصر کی روشنی کے ساتھ ملا ہوا ہیلیم-2 کا کلیدی دستخط نظر آتا ہے، جو ممکنہ طور پر ہزاروں آبادی III اور دوسرے ستاروں کی ہائبرڈ آبادی کی طرف اشارہ کرتا ہے۔ کہکشاں کے دوسرے نصف حصے کی سپیکٹروسکوپی ابھی باقی ہے، لیکن اس کی چمک زیادہ آبادی III سے بھرپور ماحول کی طرف اشارہ کرتی ہے۔

"ہم پوری کہکشاں کا احاطہ کرنے کے لیے اگلے چکر میں JWST کے لیے وقت کا مشاہدہ کرنے کے لیے درخواست دینے کی کوشش کر رہے ہیں،" وانگ نے کہا، "اس طرح کی چیزوں کی تصدیق کرنے کے لیے۔"

نارمن کے مطابق کہکشاں ایک "ہیڈ سکریچر" ہے۔ اگر ہیلیم-2 کے نتائج جانچ پڑتال پر کھڑے ہوتے ہیں، تو اس نے کہا، "ایک امکان آبادی III ستاروں کا ایک جھرمٹ ہے۔" تاہم، اسے یقین نہیں ہے کہ پاپولیشن III ستارے اور بعد کے ستارے اتنی آسانی سے آپس میں مل سکتے ہیں۔

ڈینیئل وہلنپورٹسماؤتھ یونیورسٹی کے ایک ماہر فلکیات بھی اسی طرح محتاط تھے۔ انہوں نے کہا کہ "یہ یقینی طور پر ایک کہکشاں میں آبادی III اور آبادی II کے ستاروں کے مرکب کا ثبوت ہوسکتا ہے۔" تاہم، اگرچہ یہ کائنات کے پہلے ستاروں کا "پہلا براہ راست ثبوت" ہوگا، وہلن نے کہا، "یہ صاف ثبوت نہیں ہے۔" دیگر پائپنگ گرم کائناتی اشیاء ہیلیم-2 کے اسی طرح کے دستخط پیدا کر سکتی ہیں، جس میں بلیک ہولز کے گرد گھومنے والے مواد کی جلتی ہوئی ڈسکیں بھی شامل ہیں۔

وانگ کا خیال ہے کہ ان کی ٹیم بلیک ہول کو ماخذ کے طور پر مسترد کر سکتی ہے کیونکہ انہوں نے مخصوص آکسیجن، نائٹروجن یا آئنائزڈ کاربن کے دستخطوں کا پتہ نہیں لگایا جس کی اس صورت میں توقع کی جائے گی۔ تاہم، کام اب بھی ہم مرتبہ کے جائزے کا انتظار کر رہا ہے، اور اس کے بعد بھی، اس کے ممکنہ نتائج کی تصدیق کے لیے فالو اپ مشاہدات کی ضرورت ہوگی۔

ٹریل پر گرم

JWST استعمال کرنے والے دوسرے گروپ بھی پہلے ستاروں کا شکار کر رہے ہیں۔

ہیلیم-2 کی تلاش کے علاوہ، ایک اور تلاش کا طریقہ، جو ایریزونا اسٹیٹ یونیورسٹی کے ماہر فلکیات روجیر ونڈ ہورسٹ اور ان کے ساتھیوں نے 2018 میں تجویز کیا تھا۔ کشش ثقل کا استعمال کریں ابتدائی کائنات میں انفرادی ستاروں کو دیکھنے کے لیے کہکشاؤں کے بڑے جھرمٹ کا۔ روشنی کو وارپ کرنے اور زیادہ دور دراز چیزوں کو بڑا کرنے کے لیے کلسٹر جیسی بڑی چیز کا استعمال کرنا (ایک تکنیک جسے کشش ثقل لینسنگ کہا جاتا ہے) ماہرین فلکیات کا دور دراز کی کہکشاؤں کے نظارے حاصل کرنے کا ایک عام طریقہ ہے۔ انہوں نے کہا کہ ونڈ ہارسٹ کا خیال تھا کہ یہاں تک کہ انفرادی آبادی III کے ستارے بھی بھاری جھرمٹ کے کنارے پر پہنچ کر "اصولی طور پر تقریباً لامحدود اضافہ سے گزر سکتے ہیں" اور اس نے کہا۔

Windhorst ایک JWST پروگرام کی قیادت کرتا ہے جو کہ ہے۔ تکنیک کی کوشش. "مجھے پورا یقین ہے کہ ایک یا دو سالوں میں ہم نے کچھ دیکھا ہوگا،" انہوں نے کہا۔ "ہمارے پاس پہلے ہی کچھ امیدوار ہیں۔" اسی طرح اٹلی میں نیشنل انسٹی ٹیوٹ فار ایسٹرو فزکس کے ماہر فلکیات Eros Vanzella ہیں۔ ایک پروگرام کی قیادت جو گریویٹیشنل لینسنگ کا استعمال کرتے ہوئے 10 یا 20 امیدواروں کی آبادی III ستاروں کے جھرمٹ کا مطالعہ کر رہا ہے۔ انہوں نے کہا کہ "ہم ابھی ڈیٹا کے ساتھ کھیل رہے ہیں۔"

اور اس میں سے کچھ کا امکان موجود ہے۔ غیر متوقع طور پر روشن کہکشائیں ابتدائی کائنات میں JWST کے ذریعہ پہلے ہی دیکھے گئے ان کی چمک کا مرہون منت آبادی III کے بڑے ستاروں پر ہے۔ "یہ بالکل وہی دور ہیں جہاں ہم توقع کرتے ہیں کہ پہلے ستارے بن رہے ہیں،" وینزیلا نے کہا۔ "مجھے امید ہے کہ اگلے ہفتوں یا مہینوں میں، پہلے ستاروں کا پتہ چل جائے گا۔"