4.10 شہادتوں کی انجینئرنگ: کیسے جانچیں، کن “نشانیوں” کو دیکھیں، اور ہم کیا پیش گوئی کرتے ہیں

ہوم ／ باب 4: سیاہ سوراخ (V5.05)

یہ حصہ ابواب 4.1–4.9 میں پیش کی گئی سیاہ سوراخوں کے گرد موجود “مادّی تہوں” کی تصویر کو قابلِ عمل شہادتوں میں بدلتا ہے۔ پہلی نصف میں توثیقی تجربات کی ساخت دی گئی ہے؛ دوسری نصف میں صاف، قابلِ تردید پیش گوئیاں درج ہیں۔ مطالعے کے بعد آپ جان لیں گے کہ کن بینڈز کو ترجیح دینی ہے، کون سی طریقہ کار اپنانے ہیں، اور کن مقدارات پر نظر رکھنی ہے تاکہ “حرکی تنقیدی پٹی، گذار پٹی، اور تین اخراجی راستے” مرحلہ وار ثابت ہوں — یا انہی بنیادوں پر فریم کو رد کیا جا سکے۔

I. توثیقی نقشہ: تین مرکزی خطوط اور دو معاون خطوط

• تصویری سطح کا خط: ملی میٹر اور ذیلی ملی میٹر بینڈز میں انتہائی طویل اساس خط مداخلتی طریقہ (VLBI) کے ذریعے تصویربندی۔ اصل حلقہ، ذیلی حلقوں اور دیرپا روشن قطعات کی جیومیٹریائی پائیداری—اور ان کی ہلکی سی “سانس”—پر نظر رکھیں۔
• استقطاب کا خط: انہی پکسلز پر استقطابی شرح اور استقطابی زاویے کی زمانی سلسلہ وار پیمائش؛ حلقے کے ساتھ ہموار پیچ اور روشنی کی جیومیٹری کے ہم‌مقام باریک الٹاؤ بَینڈ تلاش کریں۔
• زمانی خط: ازالۂ تشتّت (dedispersion) کے بعد بینڈز پار روشنی کی منحنیات، تاکہ “مشترکہ زینہ” اور “گونج کا لفافہ” نمایاں ہوں، اور دیکھا جا سکے کہ تصویر و استقطاب کے ساتھ یہی کھڑکی مشترک ہے یا نہیں۔
• معاون الف (طیفات و حرکیات): سخت اور نرم اجزاء کا ادل بدل، انعکاس و جذب کی شدت، روشن گانٹھوں کا باہر کو کھسکنا، اور مرکز کے تردد میں تبدیلی۔
• معاون ب (کثیر–پیام روی): بلند توانائی کے نیوٹرینو اور کونی شعاعوں کے امیدواروں کے ساتھ مکان–زمانی باہم مربوطیت؛ ادغامی ثقل امواج کے ساتھ توانائی توازن کی موافقت۔

فیصلہ مشترک پیرامیٹرز پر ہوتا ہے: کوئی ایک خط اکیلا کافی نہیں۔ کم از کم تین خطوط کو ایک ہی واقعہ کی کھڑکی میں بیک وقت درست ہونا چاہیے۔

II. جانچ 1: کیا حرکی تنقیدی پٹی واقعی موجود ہے؟

کیا دیکھیں:

• حلقے کا قطر تقریباً قائم رہتا ہے، جبکہ موٹائی ازیمُت کے ساتھ بدلتی ہے۔
• ذیلی حلقوں کا خانوادہ: اصل حلقے کے اندر مزید باریک اور مدھم ثانوی حلقے جو مختلف راتوں میں دہرائے جا سکیں۔
• “سانس” کا مظہر: شدید واقعات کے دوران حلقے کی چوڑائی اور روشنائی میں معمولی مگر منظم اور ہم زمانی اتار چڑھاؤ۔

کیسے تردید ہو سکتی ہے:

• اگر طویل مدت تک حلقہ ایک کامل جیومیٹریائی خط رہے—نہ ثانوی بناوٹ ابھرے اور نہ ہی واقعات سے منسلک مدھم اندر/باہر حرکات—تو “موٹی، سانس لیتی” تنقیدی پٹی محض فریب ہے۔ اس کے برعکس، قائم اصل حلقہ، قابلِ اعادہ ذیلی حلقے، اور کم دامنی “سانس”—یہ تینوں مل کر واضح شہادت ہیں کہ بیرونی قشر ہموار سطح نہیں۔

کم سے کم ترتیب:

• بلند تردد VLBI — مثلاً 230 اور 345 گیگا ہرٹز (GHz) ایک ہی کھڑکی میں — تاکہ حرکی تصویربندی ہو۔
• اصل حلقے کی نمونہ بندی کر کے اسے منہا کریں؛ باقیات میں ذیلی حلقوں کی پائیدار نمود دیکھیں۔
• شدید واقعات سے پہلے/بعد حلقہ موٹائی اور روشنائی کی ہم‌تغیری کا شماریاتی تجزیہ کریں۔

III. جانچ 2: کیا گذار پٹی “پسٹن نما تہہ” ہے؟

کیا دیکھیں:

• شدید واقعے کے بعد مشترکہ زینہ: ازالۂ تشتّت شدہ، بینڈز پار روشنی کی منحنیات تقریباً ایک ساتھ اوپر اٹھیں۔
• بعد ازاں گونج کا لفافہ: ثانوی چوٹیاں وقت کے ساتھ مدھم ہوتی جائیں اور چوٹیوں کے درمیانی وقفے بڑھیں۔
• تصویر و استقطاب میں مشترک کھڑکی: روشن قطعہ قوی ہو اور باریک الٹاؤ بَینڈ زیادہ متحرک ہوں۔

کیسے تردید ہو سکتی ہے:

• اگر زینے سختی سے قوانینِ تشتّت کے مطابق جدا ہوں، یا گونج کی دامنی اور وقفے ہم آہنگ نہ بڑھیں—اور تصویر/استقطاب میں مشترک کھڑکی بھی نہ ملے—تو غالب امکان وسیطِ دُور یا آلے کے اثرات کا ہے۔ اس فریم میں جیومیٹریائی طور پر ہم‌زمان حد پار کرنا (“جیسے بٹن دبے”) اور پسٹن جیسے مرحلہ وار اخراج—دونوں لازم ہیں۔

کم سے کم ترتیب:

• ریڈیو سے ایکس ریز (X-ray) تک کثیف نمونہ بندی والی فوٹو میٹری، ایک ہی ازالۂ تشتّت شدہ زمانی محور پر۔
• تصویر اور استقطاب کے کھڑکی دار تقابلات، سہ رُکنی ربط کی آزمائش کے لیے: زینہ—روشن قطعہ—الٹاؤ بَینڈ۔

IV. جانچ 3: تین اخراجی راستے اور ان کی جداگانہ “نشانیوں” کی صورتیں

1. فوری خرد روزن (سست رساؤ)
   • تصویر: اصل حلقے کی مقامی یا مجموعی نرم روشنی؛ اندرونی باریک حلقے کچھ دیر کو نمایاں۔
   • استقطاب: روشن قطعے میں استقطابی شرح معمولی کم؛ استقطابی زاویہ ہموار پیچ جاری رکھے۔
   • وقت: چھوٹا مشترکہ زینہ اور کمزور، سست گونج۔
   • طیفات: نرم، بصری طور پر موٹے اجزاء میں اضافہ؛ “سخت چوٹیاں” نہیں۔
   • کثیر–پیام روی: نیوٹرینو متوقع نہیں۔
   • فیصلہ: چار خطوط ایک ہی کھڑکی میں ⇒ خرد روزن غالب۔
2. محوری چھید کاری (سِلوان/جَیٹ)
   • تصویر: مرتکز جَیٹ جس میں روشن گانٹھیں باہر کو کھسکیں؛ مخالف جَیٹ کمزور۔
   • استقطاب: بلند استقطابی شرح؛ قطعہ وار مستحکم استقطابی زاویہ؛ جَیٹ کے عرض پر فیرڈے گریڈینٹ (Faraday)۔
   • وقت: تیز، “سخت” ابھار؛ چھوٹے زینے جَیٹ کے ساتھ باہر کی طرف پھیلیں۔
   • طیفات: غیر حراری قانونِ قوّت، بلند توانائی کا قوی دُم۔
   • کثیر–پیام روی: نیوٹرینو واقعات کے ساتھ ہم‌کھڑکی ممکن۔
   • فیصلہ: پانچ میں اکثریت ⇒ چھید کاری غالب۔
3. کناری بَینڈ میں حد کی کمی (وسیع اخراج اور ازسرِنو عمل)
   • تصویر: حلقے کے کنارے کے ساتھ پٹی دار روشنی؛ وسیع زاویہ اخراج اور منتشر نور۔
   • استقطاب: معتدل استقطاب؛ پٹی کے اندر قطعہ وار تغیر؛ ساتھ ساتھ الٹاؤ بَینڈ۔
   • وقت: آہستہ ابھار اور آہستہ زوال؛ رنگ پر منحصر تاخیر نمایاں۔
   • طیفات: نیلا شفٹ شدہ جذب اور انعکاس میں اضافہ؛ زیرِ سرخ (IR) اور ذیلی ملی میٹر میں بصری طور پر موٹی طیفات پہلے بڑھیں۔
   • کثیر–پیام روی: زیادہ تر برقی مقناطیسی شہادت۔
   • فیصلہ: چار خطوط ایک ہی کھڑکی میں ⇒ کناری بَینڈ غالب۔

V. پیمانے کے پار جانچ: کیا “چھوٹا = چُنچل، بڑا = ہموار” عالمگیر قاعدہ ہے؟

کیا دیکھیں:

• چھوٹے پیمانے کے ماخذ منٹوں–گھنٹوں کی کثیر تغیر پذیری دکھاتے ہیں اور جَیٹ چھید کاری آسانی سے بنتی ہے۔
• بڑے پیمانے کے ماخذ دنوں–مہینوں کی سست تبدیلیوں پر غالب ہیں اور کناری پٹیاں دیرپا رہتی ہیں۔

کیسے نافذ کریں:

• یہی طریقۂ کار مائیکرو کوئیزار (microquasar) اور فائق کمیتی بلیک ہول (supermassive black hole) دونوں پر آزمائیں۔ اگر زمانی پیمانے اور غالب راستوں کی “حصہ داری” کمیت/حجم کے ساتھ منظم طور پر سرکیں، تو مادّی تہہ کے پیرامیٹرز کارفرما ہیں۔

VI. تردیدی فہرست: ذیل میں سے کوئی ایک بھی فریم کے اہم حصوں کو باطل کر دے گا

• طویل، اعلیٰ معیار تصویربندی میں اصل حلقہ کامل جیومیٹریائی خط رہے—نہ ذیلی حلقے ظاہر ہوں نہ “سانس”۔
• ازالۂ تشتّت کے بعد بینڈز پار زینے ایک ہی کھڑکی میں نہ آئیں اور نہ تصویر/استقطاب کی تبدیلیوں سے جڑیں۔
• سخت و قوی جَیٹ ابھار کے دوران نہ قریبی حلقے یا روشن قطعات میں طویل، ہم‌فاز سرگرمی ملے، نہ محوری استقطابی دستخط ظاہر ہوں۔
• کناری پٹی کی واضح روشنی کبھی انعکاس میں اضافے یا ڈِسک ہواؤں کے شواہد کے ساتھ نہ ہو۔
• چھوٹے اور بڑے ماخذ زمانی پیمانے یا غالب راستوں کے امتزاج میں منظم فرق نہ دکھائیں۔

VII. پیش گوئیوں کی فہرست: آئندہ ایک–دو نسلوں کی رصد میں نمایاں ہونے والے دس مظاہر

• ذیلی حلقوں کا خانوادہ
  بلند تر تردد اور دراز اساس خطوط پر اصل حلقے کے اندر دو–تین مستحکم، زیادہ باریک اور مدھم ذیلی حلقے حل ہو سکیں گے۔ درجہ جتنا بلند ہوگا حلقے اتنے باریک و تاریک؛ شدید واقعات کے بعد یہ آسانی سے “روشن” ہوں گے۔
• روشن قطعے کی “نشانِ فاز”
  دیرپا روشن قطعات کو استقطاب کے الٹاؤ بَینڈ کے بالمقابل زاویائی ترجیح ملتی ہے۔ شدید واقعات کے بعد فازی فرق تیزی سے نیا قرینہ اختیار کرے گا، پھر پسندیدہ قدر کی طرف لوٹے گا۔
• حقیقی “بلا تشتّت” زینے
  ملّی میٹر سے زیرِ سرخ (IR) اور پھر ایکس ریز تک ازالۂ تشتّت کے باوجود زینے تقریباً ایک ہی کھڑکی میں اوپر اٹھیں گے، اور حلقہ چوڑائی و استقطابی پٹیوں کی ہم‌زمان تبدیلیوں کے ساتھ آئیں گے۔
• “سانس—زینہ” ہم‌تَرز
  حلقہ موٹائی میں معمولی پھیلاؤ مشترکہ زینے کی بلندی کے ساتھ خطی ہم‌تغیر دکھائے گا؛ واقعہ جتنا شدید، ربط اتنا مضبوط۔
• چھید کاری کا سلسلۂ تحریک
  جَیٹ کے سخت چمک ابھار، مرکز کے قریب حلقہ قطعے کی قلیل مدتی روشنی سے پہلے یا اسی کے ساتھ ظاہر ہوں گے؛ پھر روشن گانٹھیں باہر کو بڑھیں گی اور قابلِ پیمائش مرکزی انحراف (core shift) ملے گا۔
• کناری پٹی کا “سیاہ آلود طیف”
  جب کناری پٹیاں حاوی ہوں تو زیرِ سرخ (IR) اور ذیلی ملی میٹر کے بصری طور پر موٹے طیفات، سخت ایکس ریز سے پہلے بڑھیں گے؛ چند دنوں سے ہفتوں میں نیلا شفٹ شدہ جذب اور انعکاس قوی ہوگا۔
• “خرد روزن → چھید کاری” کی منتقلی
  محورِ گردش کے قریب، ایک ہی مقام پر متعدد خرد روزنی واقعات چند دنوں–ہفتوں میں مستحکم جَیٹ میں بدلیں گے، اور مجموعی استقطابی شرح بڑھے گی۔
• پیمانہ وقت کے پیمانے کو طے کرتا ہے
  منٹ پیمانے کے “زینہ—گونج” نقش زیادہ تر مائیکرو کوئیزار میں ملیں گے؛ دن–ہفتہ پیمانے کے نقش فائق کمیتی بلیک ہول میں غالب ہوں گے، اور وہاں گونجی چوٹیاں دوری میں سست رفتاری سے بڑھیں گی۔
• نیوٹرینو کے ساتھ مشترک کھڑکی
  اوسط توانائی کے نیوٹرینو واقعات، شدید محوری جَیٹ چھید کاری کے ادوار میں زیادہ متوقع ہوں گے اور سخت گاما چوٹियों کے ہم‌فاز ہوں گے۔
• “الٹاؤ بَینڈ ↔ ڈسک کی ہوا” کا ہم‌مقام ہونا
  جب استقطابی الٹاؤ بَینڈ حلقے کے بیرونی کنارے پر ہجرت کریں تو ایکس ریز میں ڈسک ہوا کا جذبانی عمق ہم‌زمان بدلے گا، اور استقطابی زاویے کے گردش کے ساتھ قابلِ تکرار فازی نسبت ملے گی۔