دوربین کے مطالعے سے بگ بینگ کے بعد بننے والے ہیلیم کے تخمینے میں مزید درستگی آگئی

ماہرینِ فلکیات نے کائنات کے ابتدائی چند منٹوں میں بننے والے ہیلیم کی اب تک کی سب سے درست مقدار کا تخمینہ لگایا ہے۔ اس کے لیے 15 چھوٹی کہکشاؤں کے مشاہدات استعمال کیے گئے، جن کی کیمیائی ساخت وقت کے ساتھ بہت کم تبدیل ہوئی ہے۔ SciTechDaily کی رپورٹ کے مطابق اس نتیجے نے پیمائش سے متعلق غیر یقینی کو کم کر کے 0.5% کر دیا ہے، جو پچھلی سطح کا تقریباً ایک تہائی ہے۔

بین الاقوامی ٹیم کے نتائج Large Binocular Telescope سے کیے گئے 130 گھنٹے کے مشاہدات پر مبنی ہیں۔ سائنس دانوں نے ان اعداد و شمار کو ایسی کہکشاؤں میں ہیلیم اور ہائیڈروجن کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا جو نسبتاً ابتدائی کائنات کے حالات کا براہِ راست ریکارڈ محفوظ رکھتی ہیں۔ University of Minnesota Twin Cities کے محققین بھی اس منصوبے میں شامل تھے۔

یہ کام The Astrophysical Journal میں شائع ہونے والے پانچ مقالوں میں پیش کیا گیا ہے۔ اس سے طبیعیات دانوں کو کائنات کے آغاز اور Standard Model میں بیان کیے گئے ذرات و قوتوں سے متعلق نظریات کا پہلے سے زیادہ سخت امتحان لینے کا موقع ملتا ہے۔

ابتدائی کائناتی ریکارڈ کی تلاش

ہیلیم دوسرا ہلکا ترین کیمیائی عنصر ہے اور ان بنیادی مصنوعات میں شامل ہے جن کے کائنات کے ابتدائی مراحل میں بننے کی توقع کی جاتی ہے۔ آج موجود ہیلیم کی مقدار اس دور کے بارے میں معلومات فراہم کرتی ہے جب کائنات کی عمر صرف چند منٹ تھی، یعنی اس کے انتہائی گرم اور کثیف حالت سے پھیلنا شروع کرنے کے کچھ ہی دیر بعد۔

کئی برسوں تک ماہرینِ فلکیات نے ابتدائی ہیلیم کی سطح کا بالواسطہ تخمینہ لگایا۔ انہوں نے بڑی تعداد میں کہکشاؤں کا مشاہدہ کیا، ان میں موجود ہیلیم کی مقدار کا کیمیائی تبدیلی کے دیگر اشاریوں سے موازنہ کیا، اور اس رجحان کو پیچھے کی جانب اس مقام تک بڑھایا جہاں بھاری عناصر بہت کم موجود تھے۔ اس عمل کو extrapolation کہا جاتا ہے، اور اس کا انحصار اس بات پر ہوتا ہے کہ مشاہدات سے آگے اس رجحان کو کتنی قابلِ اعتماد طریقے سے بڑھایا جا سکتا ہے۔

نئے مطالعے میں اس کے بجائے ان معلوم کہکشاؤں پر توجہ مرکوز کی گئی جو کیمیائی طور پر سب سے کم ارتقا یافتہ ہیں۔ چونکہ ان نظاموں نے اپنی تاریخ کے دوران نسبتاً کم عناصر جمع کیے ہیں، اس لیے ان کی گیس ابتدائی کائنات سے بچ جانے والی ساخت کے زیادہ قریب ہے۔ اس طرح محققین کو حساب سے اخذ کیے گئے نقطۂ آغاز پر کم اور ان اجرام سے حاصل شدہ پیمائشوں پر زیادہ انحصار کرنا ممکن ہوا، جو نسبتاً قدیم کیمیائی نشان محفوظ رکھتے ہیں۔

اس طریقۂ کار سے محتاط تجزیے کی ضرورت ختم نہیں ہوتی۔ ٹیم جس درستگی کا ہدف حاصل کرنا چاہتی تھی، اس سطح پر ایسے معمولی اثرات بھی اہم ہو جاتے ہیں جو کسی نتیجے کو منظم طور پر اصل قدر سے دور لے جاتے ہیں۔ پہلے کے مطالعوں میں ایسے کئی اثرات کو مجموعی نتیجے پر اثر انداز ہونے کے لیے بہت معمولی سمجھا گیا تھا۔ جب ہدف غیر یقینی 1% سے کم رہ گئی تو ٹیم کو ان اثرات کا واضح طور پر ماڈل تیار کرنا پڑا۔

کہکشاؤں کی روشنی کا مطالعہ

مشاہدات میں Ohio State University کے تیار کردہ اسپیکٹروگرافس استعمال کیے گئے۔ یہ آلات ہر کہکشاں کی روشنی کو مختلف طولِ موج میں پھیلا دیتے ہیں، جس سے مخصوص عناصر سے وابستہ اسپیکٹرل لکیریں نمایاں ہو جاتی ہیں۔ یہ لکیریں مشاہدہ کی گئی گیس میں ہیلیم اور ہائیڈروجن کی نسبتی مقدار معلوم کرنے کے لیے درکار معلومات فراہم کرتی ہیں۔

محققین نے کسی ایک خصوصیت پر انحصار کرنے کے بجائے بیک وقت ہیلیم کی 10 سے زیادہ اور ہائیڈروجن کی 15 لکیروں کا جائزہ لیا۔ ان لکیروں کا باہمی موازنہ کرنے سے انہیں ایسے منظم اثرات کی نشاندہی اور درستی میں مدد ملی جو بصورتِ دیگر عناصر کی مقدار کے تخمینے کو بگاڑ سکتے تھے۔

Ohio State کے فلکیات کے پروفیسر Richard Pogge نے کہا کہ MODS اسپیکٹروگرافس کو دوربین تک پہنچنے سے پہلے تیار کرنے میں 12 سال لگے۔ ان کے بقول، اس منصوبے میں ان کا کامیاب استعمال اس مقصد کو ثابت کرتا ہے جس کے لیے بنیادی پیمائشیں کرنے کے قابل آلات تیار کیے جاتے ہیں۔

University of Minnesota کے طبیعیات اور فلکیات کے پروفیسر Evan Skillman نے کہا کہ ٹیم نے غیر یقینی کو نصف فیصد تک لانے کا ہدف مقرر کیا تھا اور اسے حاصل کر لیا۔ ان کے مطابق یہ نتیجہ محض موجودہ حد میں ایک اور تخمینہ شامل کرنے کے بجائے درستگی میں نمایاں بہتری کی نمائندگی کرتا ہے۔

کائناتی تاریخ اور ذرّاتی طبیعیات کا امتحان

ہلکے عناصر کی مقدار کائنات کی تاریخ کے بگ بینگ کے بیانیے کے تین بڑے اقسام کے شواہد میں سے ایک ہے۔ رپورٹ میں نمایاں کیے گئے دیگر دو شواہد کائنات کا مسلسل پھیلاؤ اور کائناتی مائیکروویو پس منظر ہیں، جو اس کے ابتدائی دور کی باقی ماندہ شعاعیں ہیں۔ دیگر دونوں اشارات کے مقابلے میں ہیلیم کا کم وسیع مطالعہ کیا گیا ہے، اس لیے اس کی مقدار کی زیادہ درست پیمائش خاص طور پر مفید ہے۔

ہیلیم کا موازنہ Standard Model کی پیش گوئیوں سے بھی کیا جا سکتا ہے، جو طبیعیات دان ابتدائی ذرات اور ان کے باہمی تعاملات کو بیان کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ پیمائش شدہ مقدار اور متوقع قدر کے درمیان اختلاف اس فریم ورک میں موجود نامعلوم اجزا کی جانب اشارہ کر سکتا ہے، جبکہ مطابقت ممکنہ متبادل نظریات پر مزید سخت پابندیاں عائد کرے گی۔

ٹیم نے اپنے ہیلیم کے نتیجے کو استعمال کرتے ہوئے یہ حساب لگایا کہ ابتدائی کائنات میں نیوٹرینو خاندانوں کی تعداد کتنی تھی۔ نیوٹرینو انتہائی ہلکے ذیلی جوہری ذرات ہیں، اور ابتدائی کائنات میں ان کی تعداد ان حالات پر اثر انداز ہوتی ہے جن میں پہلے ہلکے عناصر وجود میں آئے۔ یہ حساب قریبی کہکشاؤں کے مشاہدات کو اس وقت کائنات میں موجود ذرات کے مواد سے جوڑتا ہے جب اس کی عمر صرف چند منٹ تھی۔

اس منصوبے کا طریقۂ کار سے متعلق مقالہ 9 ستمبر 2026 کو شائع ہوا۔ اس کے مصنفین میں University of Minnesota، Ohio State University اور دیگر اداروں کے سائنس دان شامل ہیں۔ غیر معمولی طور پر قدیم کہکشاؤں، دوربین سے کیے گئے طویل مشاہدات اور متعدد اسپیکٹرل لکیروں کے تفصیلی تجزیے کو یکجا کر کے یہ مطالعہ کسی عنصر کی پیمائش کو کائنات کے آغاز اور اسے چلانے والی طبیعیات، دونوں کی زیادہ باریک جانچ میں بدل دیتا ہے۔