بگ بینگ آفٹرگلو میں سائے غیر مرئی کائناتی ڈھانچے کو ظاہر کرتے ہیں۔

بگ بینگ کے تقریباً 400,000 سال بعد، نوزائیدہ کائنات کا ابتدائی پلازما پہلے ایٹموں کے یکجا ہونے کے لیے کافی ٹھنڈا ہو گیا، جس سے سرایت شدہ تابکاری کے آزاد ہونے کے لیے جگہ بن گئی۔ وہ روشنی - کائناتی مائکروویو پس منظر (سی ایم بی) - تمام سمتوں میں آسمان کے ذریعے رواں ہوتی ہے، ابتدائی کائنات کا ایک سنیپ شاٹ نشر کرتی ہے جسے وقف شدہ دوربینوں نے اٹھایا اور یہاں تک کہ پرانے کیتھوڈ رے ٹیلی ویژن پر جامد میں بھی ظاہر ہوتا ہے۔

1965 میں سائنسدانوں نے CMB تابکاری کو دریافت کرنے کے بعد، انہوں نے اس کے چھوٹے درجہ حرارت کی مختلف حالتوں کو احتیاط سے نقشہ بنایا، جس میں ظاہر ہوا برہمانڈ کی صحیح حالت جب یہ محض جھاگ والا پلازما تھا۔ اب وہ بڑے پیمانے پر ڈھانچے کی فہرست بنانے کے لیے CMB ڈیٹا کو دوبارہ تیار کر رہے ہیں جو کائنات کی پختگی کے ساتھ اربوں سالوں میں تیار ہوئی۔

"اس روشنی نے کائنات کی تاریخ کا ایک بڑا حصہ تجربہ کیا، اور یہ دیکھ کر کہ یہ کیسے بدلا ہے، ہم مختلف عہدوں کے بارے میں جان سکتے ہیں،" کہا۔ کِمی وو، SLAC نیشنل ایکسلریٹر لیبارٹری میں ایک کاسمولوجسٹ۔

اپنے تقریباً 14-ارب سال کے سفر کے دوران، سی ایم بی کی روشنی کو اس کے راستے میں تمام معاملات نے کھینچا، نچوڑا اور بگاڑ دیا۔ کاسمولوجسٹ سی ایم بی روشنی میں بنیادی اتار چڑھاو سے ہٹ کر کہکشاؤں اور دیگر کائناتی ڈھانچے کے ساتھ تعامل کے ذریعے چھوڑے گئے ثانوی نقوش کو دیکھنا شروع کر رہے ہیں۔ ان اشاروں سے، وہ دونوں عام مادے کی تقسیم کے بارے میں ایک کرکرا نظریہ حاصل کر رہے ہیں — ہر وہ چیز جو جوہری حصوں پر مشتمل ہے — اور پراسرار تاریک مادّہ۔ بدلے میں، وہ بصیرتیں کچھ دیرینہ کائناتی اسرار کو حل کرنے اور کچھ نئے پیدا کرنے میں مدد کر رہی ہیں۔

"ہم یہ سمجھ رہے ہیں کہ CMB ہمیں کائنات کے ابتدائی حالات کے بارے میں ہی نہیں بتاتا ہے۔ یہ ہمیں خود کہکشاؤں کے بارے میں بھی بتاتا ہے،" کہا ایمانوئل شانSLAC میں کاسمولوجسٹ بھی۔ "اور یہ واقعی طاقتور نکلا۔"

سائے کی کائنات

معیاری نظری سروے، جو ستاروں سے خارج ہونے والی روشنی کو ٹریک کرتے ہیں، زیادہ تر کہکشاؤں کے بنیادی ماس کو نظر انداز کرتے ہیں۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ کائنات کے کل مادے کی اکثریت دوربینوں کے لیے پوشیدہ ہے - یا تو تاریک مادے کے جھرمٹ کے طور پر یا کہکشاؤں کو پلنے والی پھیلی ہوئی آئنائزڈ گیس کے طور پر نظروں سے اوجھل ہے۔ لیکن تاریک مادّہ اور پھیلی ہوئی گیس دونوں آنے والی CMB روشنی کی میگنیفیکیشن اور رنگ پر قابل شناخت نقوش چھوڑتے ہیں۔

"کائنات واقعی ایک شیڈو تھیٹر ہے جس میں کہکشائیں مرکزی کردار ہیں، اور CMB بیک لائٹ ہے،" شان نے کہا۔

بہت سے شیڈو کھلاڑی اب راحت میں آ رہے ہیں۔

جب سی ایم بی سے روشنی کے ذرات، یا فوٹون، کہکشاؤں کے درمیان گیس میں الیکٹرانوں کو بکھرتے ہیں، تو وہ اعلیٰ توانائیوں سے ٹکرا جاتے ہیں۔ اس کے علاوہ، اگر وہ کہکشائیں پھیلتی ہوئی کائنات کے حوالے سے حرکت میں ہیں، تو CMB فوٹون کو دوسری توانائی کی شفٹ ملتی ہے، یا تو اوپر یا نیچے، کلسٹر کی رشتہ دار حرکت کے لحاظ سے۔

اثرات کا یہ جوڑا، بالترتیب تھرمل اور کینیمیٹک Sunyaev-Zel'dovich (SZ) اثرات کے نام سے جانا جاتا ہے، یہ تھے سب سے پہلے نظریہ 1960 کی دہائی کے آخر میں اور پچھلی دہائی میں بڑھتی ہوئی درستگی کے ساتھ پتہ چلا ہے۔ ایک ساتھ، SZ اثرات ایک خصوصیت کا نشان چھوڑتے ہیں جسے CMB امیجز سے چھیڑا جا سکتا ہے، جس سے سائنس دانوں کو کائنات میں تمام عام مادوں کے مقام اور درجہ حرارت کا نقشہ بنانے کی اجازت ملتی ہے۔

آخر میں، ایک تیسرا اثر جسے کمزور کشش ثقل لینسنگ کے نام سے جانا جاتا ہے CMB روشنی کے راستے کو مسخ کر دیتا ہے کیونکہ یہ بڑے پیمانے پر اشیاء کے قریب سفر کرتی ہے، CMB کو اس طرح مسخ کر دیتی ہے جیسے اسے شراب کے گلاس کی بنیاد سے دیکھا گیا ہو۔ SZ اثرات کے برعکس، لینسنگ تمام مادّے کے لیے حساس ہے — تاریک یا دوسری صورت میں۔

ایک ساتھ لے کر، یہ اثرات کاسمولوجسٹوں کو عام مادے کو تاریک مادے سے الگ کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ پھر سائنس دان ان نقشوں کو کہکشاں کے سروے سے لے کر کائناتی فاصلوں اور یہاں تک کہ ٹریس ستارہ کی تشکیل.

In ساتھی کاغذات 2021 میں، Schaan کی قیادت میں ایک ٹیم اور اسٹیفنیا اموڈیوجو اب فرانس میں اسٹراسبرگ فلکیاتی رصد گاہ میں ہے، اس نقطہ نظر کو کام میں لایا۔ انہوں نے یورپی خلائی ایجنسی کے ذریعے لیے گئے CMB ڈیٹا کی جانچ کی۔ پلانک سیٹلائٹ اور زمینی بنیاد پر اٹاکاما کاسمولوجی ٹیلی سکوپ، پھر ان نقشوں کے اوپر تقریباً 500,000 کہکشاؤں کا ایک اضافی نظری سروے کیا گیا۔ تکنیک نے انہیں عام مادے اور تاریک مادے کی سیدھ کی پیمائش کرنے کی اجازت دی۔

تجزیہ سے پتہ چلتا ہے کہ خطے کی گیس نے اپنے معاون تاریک مادے کے نیٹ ورک کو اتنی مضبوطی سے گلے نہیں لگایا جتنا کہ بہت سے ماڈلز نے پیش گوئی کی تھی۔ اس کے بجائے، یہ تجویز کرتا ہے کہ سپر نواس سے ہونے والے دھماکوں اور بڑے پیمانے پر بلیک ہولز میں اضافے نے گیس کو اس کے تاریک مادّے کے نوڈس سے دور کرنے پر مجبور کیا، اور اسے اتنا پھیلا دیا کہ یہ روایتی دوربینوں کے لیے بہت پتلی اور ٹھنڈی تھی۔

CMB کے سائے میں پھیلی ہوئی گیس کو تلاش کرنے سے سائنس دانوں کو نام نہاد سے نمٹنے میں مزید مدد ملی ہے۔ لاپتہ baryons مسئلہ. اس نے منتشر ہونے والے دھماکوں کی طاقت اور درجہ حرارت کا تخمینہ بھی فراہم کیا ہے - وہ ڈیٹا جسے سائنسدان اب اپنے کہکشاں کے ارتقاء کے ماڈلز اور کائنات کے بڑے پیمانے پر ڈھانچے کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کر رہے ہیں۔

حالیہ برسوں میں، ماہرینِ کائنات اس حقیقت سے حیران رہ گئے ہیں کہ جدید کائنات میں مادے کی مشاہدہ شدہ تقسیم نظریہ کی پیش گوئی سے زیادہ ہموار. اگر انٹرا گیلیکٹک گیس کو ری سائیکل کرنے والے دھماکے سائنسدانوں کے اندازے سے زیادہ توانائی بخش ہیں، جیسا کہ شاان، اموڈیو اور دوسروں کے ایسا لگتا ہے کہ یہ دھماکے جزوی طور پر مادے کو پوری کائنات میں یکساں طور پر پھیلانے کے لیے ذمہ دار ہو سکتے ہیں۔ کولن ہل، کولمبیا یونیورسٹی میں ایک کاسمولوجسٹ جو CMB دستخطوں پر بھی کام کرتا ہے۔ آنے والے مہینوں میں، ہل اور اٹاکاما کاسمولوجی ٹیلی سکوپ کے ساتھیوں نے آسمان کی کوریج اور حساسیت دونوں میں قابل ذکر چھلانگ کے ساتھ CMB شیڈو کے ایک تازہ ترین نقشے کی نقاب کشائی کرنے کا منصوبہ بنایا ہے۔

"ہم نے صرف اس کی سطح کو کھرچنا شروع کیا ہے کہ آپ اس نقشے کے ساتھ کیا کر سکتے ہیں،" ہل نے کہا۔ "یہ پہلے کی کسی بھی چیز کے مقابلے میں ایک سنسنی خیز بہتری ہے۔ یہ یقین کرنا مشکل ہے کہ یہ حقیقی ہے۔"

نامعلوم کے سایہ

CMB ثبوت کا ایک اہم ٹکڑا تھا جس نے کاسمولوجی کے معیاری ماڈل کو قائم کرنے میں مدد کی - مرکزی فریم ورک جسے محققین کائنات کی اصل، ساخت اور شکل کو سمجھنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ لیکن CMB بیک لائٹ اسٹڈیز اب اس کہانی میں سوراخ کرنے کی دھمکی دے رہی ہیں۔

"یہ نمونہ واقعی درست پیمائش کے امتحان سے بچ گیا - ابھی تک،" کہا ایچیرو کوماتسو، میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار ایسٹرو فزکس کے ایک کاسمولوجسٹ جس نے ولکنسن مائیکرو ویو اینیسوٹروپی پروب کے ایک رکن کے طور پر نظریہ قائم کرنے کے لیے کام کیا، جس نے 2001 اور 2010 کے درمیان سی ایم بی کا نقشہ بنایا۔ "

پچھلے دو سالوں سے، کوماتسو اور ساتھی شیڈو تھیٹر کے اسٹیج پر ایک نئے کردار کے اشارے کی چھان بین کر رہے ہیں۔ یہ سگنل CMB روشنی کی لہروں کے پولرائزیشن، یا واقفیت میں ظاہر ہوتا ہے، جسے کاسمولوجی کے معیاری ماڈل کے مطابق پوری کائنات میں لہروں کے سفر پر مستقل رہنا چاہیے۔ لیکن جس طرح نظریاتی تین دہائیاں پہلے شان کیرول اور ساتھیوں کے ذریعہ، پولرائزیشن کو تاریک مادّہ، تاریک توانائی، یا کسی بالکل نئے ذرہ کے ذریعے گھمایا جا سکتا ہے۔ اس طرح کا فیلڈ مختلف پولرائزیشن کے فوٹون کو مختلف رفتار سے سفر کرنے اور روشنی کے خالص پولرائزیشن کو گھمانے کا سبب بنے گا، ایک خاصیت جسے "بائرفرینجنس" کے نام سے جانا جاتا ہے جو کچھ مخصوص کرسٹل کے ذریعے شیئر کیا جاتا ہے، جیسے کہ LCD اسکرینوں کو فعال کرنے والے۔ 2020 میں، کوماتسو کی ٹیم تلاش کی اطلاع دی سی ایم بی کے پولرائزیشن میں ایک چھوٹی سی گردش - تقریباً 0.35 ڈگری۔ ایک فالو اپ مطالعہ پچھلے سال شائع اس پہلے کے نتیجے کو مضبوط کیا.

اگر پولرائزیشن کا مطالعہ یا ایک اور نتیجہ کہکشاؤں کی تقسیم سے متعلق تصدیق کی جاتی ہے، اس کا مطلب یہ ہوگا کہ کائنات تمام مبصرین کے لیے تمام سمتوں میں یکساں نظر نہیں آتی۔ ہل اور بہت سے دوسرے لوگوں کے لیے، دونوں ہی نتائج پریشان کن ہیں لیکن ابھی تک حتمی نہیں ہیں۔ ان اشارے کی چھان بین اور ممکنہ الجھنے والے اثرات کو مسترد کرنے کے لیے فالو اپ اسٹڈیز جاری ہیں۔ کچھ نے ایک وقف تجویز بھی کیا ہے۔ "بیک لائٹ فلکیات" خلائی جہاز جو مختلف سائے کا مزید معائنہ کرے گا۔

Komatsu نے کہا، "پانچ سے 10 سال پہلے، لوگ سوچتے تھے کہ کاسمولوجی ہو گئی ہے۔" "یہ اب بدل رہا ہے۔ ہم ایک نئے دور میں داخل ہو رہے ہیں۔"