سورج کا ڈھانچہ اور زندگی کا چکر

Linas Juozenas

اس کا موجودہ مین سیکوئنس مرحلہ، مستقبل کا سرخ دیو مرحلہ، اور بالآخر وائٹ ڈوارف انجام

سورج بطور ہمارا ستاروں کا لنگر

سورج ایک G-قسم کا مین سیکوئنس ستارہ ہے (اکثر G2V کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے) جو شمسی نظام کے مرکز میں واقع ہے۔ یہ زمین پر زندگی کے لیے ضروری توانائی فراہم کرتا ہے، اور اربوں سالوں کے دوران، اس کی ارتقائی توانائی نے سیاروں کی مدار کی تشکیل اور استحکام کے ساتھ ساتھ زمین اور دیگر سیاروں کے موسم پر اثر ڈالا ہے۔ یہ بنیادی طور پر ہائیڈروجن (تقریباً 74% ماس کے لحاظ سے) اور ہیلیم (24% ماس کے لحاظ سے) پر مشتمل ہے، اور اس میں بھاری عناصر کے معمولی مقدار (فلکیاتی اصطلاح میں دھاتیں) بھی شامل ہیں۔ اس کا ماس تقریباً 1.989 × 10³⁰ کلوگرام ہے، جو پورے شمسی نظام کے ماس کا 99.8% سے زیادہ ہے۔

اگرچہ سورج ہمارے نقطہ نظر سے مستحکم اور غیر متغیر نظر آتا ہے، لیکن حقیقت میں یہ مسلسل نیوکلیئر فیوژن اور آہستہ ارتقاء کی حالت میں ہے۔ اس وقت، سورج تقریباً 4.57 ارب سال پرانا ہے—جو پہلے ہی اپنے ہائیڈروجن جلانے (مین سیکوئنس) کی زندگی کے تقریباً آدھے راستے پر ہے۔ مستقبل میں، یہ ایک سرخ دیو میں تبدیل ہو جائے گا، جو اندرونی شمسی نظام کو نمایاں طور پر بدل دے گا، اور آخر کار اپنی بیرونی پرتیں چھوڑ دے گا، جس کے پیچھے ایک گھنا ہوا وائٹ ڈوارف باقی بچ جائے گا۔ نیچے، ہم ہر مرحلے کو تفصیل سے دیکھتے ہیں، سورج کی اندرونی ساخت سے لے کر اس کے آخری انجام تک جو اس کا اور ممکنہ طور پر زمین کا منتظر ہے۔

2. سورج کی اندرونی ساخت

2.1 تہہ بہ تہہ

ہم سورج کی اندرونی اور فضائی ساخت کو مختلف زونز میں تقسیم کرتے ہیں:

Core: مرکزی علاقہ جو سورج کے رداس کے تقریباً 25% تک پھیلا ہوا ہے۔ یہاں درجہ حرارت 15 ملین K سے زیادہ ہے، اور دباؤ بہت زیادہ ہے۔ مرکز میں، ہائیڈروجن کا nuclear fusion ہیلیم میں ہوتا ہے، جو سورج کی تقریباً تمام توانائی پیدا کرتا ہے۔
Radiative Zone: بیرونی مرکز کی حد سے لے کر سورج کے رداس کے تقریباً 70% تک، توانائی زیادہ تر radiative transfer (گھنے پلازما میں فوٹونز کا منتشر ہونا) کے ذریعے سفر کرتی ہے۔ مرکز میں پیدا ہونے والے فوٹونز کے اس زون سے باہر نکلنے میں ہزاروں سال لگ سکتے ہیں۔
Tachocline: ریڈی ایٹو اور کنوکٹو زونز کے درمیان ایک پتلی عبوری تہہ، جو مقناطیسی میدان کی پیداوار (سورج کے ڈائنامو) میں اہم ہے۔
Convective Zone: سورج کے اندرونی حصے کا تقریباً 30% بیرونی حصہ، جہاں درجہ حرارت کم ہوتا ہے، اس لیے توانائی convection کے ذریعے منتقل ہوتی ہے—گرم پلازما اوپر اٹھتا ہے، ٹھنڈا پلازما نیچے جاتا ہے۔ یہ زون سطح پر گرینولیشن کے نمونے پیدا کرنے کا ذمہ دار ہے۔
Photosphere: “مرئی سطح” جہاں زیادہ تر سورج کی روشنی نکلتی ہے۔ یہ تقریباً 400 کلومیٹر موٹی ہے، اور اس کا مؤثر درجہ حرارت تقریباً 5,800 K ہے۔ یہاں سورج کے دھبے (ٹھنڈے، گہرے علاقے) اور گرینولز (کنوکشن سیلز) دیکھے جا سکتے ہیں۔
Chromosphere اور Corona: بیرونی فضائی تہیں۔ کرونا انتہائی گرم ہے (ملینز کے K) اور مقناطیسی میدان کی لکیروں سے منظم ہے۔ یہ مکمل شمسی گرہن کے دوران یا خاص دوربینوں کے ذریعے دکھائی دیتی ہے۔

2.2 توانائی کی پیداوار: پروٹون-پروٹون فیوژن

مرکز کے اندر، proton–proton (p–p) chain توانائی کی پیداوار میں غالب ہے:

دو پروٹونز ضم ہو کر ڈیوٹیریم بناتے ہیں، اور ساتھ ہی پوزیٹرون اور نیوٹرینو خارج ہوتے ہیں۔
ڈیوٹیریم ایک اور پروٹون کے ساتھ ضم ہوتا ہے → ایک ہیلیم-3 نیوکلیس بنتا ہے۔
دو ہیلیم-3 نیوکلیائی ہیلیم-4 اور دو آزاد پروٹونز بنانے کے لیے ضم ہو جاتے ہیں۔

یہ سلسلہ گاما رے فوٹونز، نیوٹریونز، اور حرکی توانائی خارج کرتا ہے۔ نیوٹریونز تقریباً فوراً فرار ہو جاتے ہیں، جبکہ فوٹونز گھنے طبقات سے بے ترتیب چلتے ہوئے باہر نکلتے ہیں، آخر کار فوٹوسفیر تک پہنچ کر کم توانائی والی مرئی یا انفراریڈ تابکاری بن جاتے ہیں۔ [1], [2].

3. Main-Sequence: سورج کا موجودہ مرحلہ

3.1 قوتوں کا توازن

مرکزی سلسلہ main-sequence ایک مستحکم ہائیڈرو سٹیٹک توازن سے نشان زد ہے: فیوژن سے پیدا ہونے والی حرارت کا باہر کی طرف دباؤ کشش ثقل کی اندر کی طرف کھینچ کو متوازن کرتا ہے۔ سورج تقریباً 4.57 ارب سال سے اس حالت میں ہے اور تقریباً مزید 5 ارب سال تک اسی حالت میں رہے گا۔ اس کی روشنی، تقریباً 3.828 × 10²⁶ واٹس، آہستہ آہستہ بڑھ رہی ہے (تقریباً ہر 100 ملین سال میں ~1%) کیونکہ مرکز میں تدریجی تبدیلیاں ہو رہی ہیں—helium ash جمع ہو رہا ہے، جو مرکز کو تھوڑا سا سکڑتا اور گرم کرتا ہے، جس سے فیوژن کی شرح بڑھتی ہے۔

3.2 شمسی مقناطیسی سرگرمی اور ہوا

اپنی مستحکم فیوژن کے باوجود، سورج متحرک مقناطیسی عمل دکھاتا ہے:

Solar Wind: چارج شدہ ذرات (زیادہ تر پروٹونز اور الیکٹرانز) کا مستقل بہاؤ، جو ہیلیوسفیئر کو تقریباً 100 AU یا اس سے زیادہ تک شکل دیتا ہے۔
Sunspots, Flares, CMEs: کنویکٹو زون میں پیچیدہ مقناطیسی میدانوں کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ سن اسپاٹس فوٹوسفیر میں ظاہر ہوتے ہیں، جن کے تقریباً 11 سالہ چکر ہوتے ہیں۔ شمسی فلیئرز اور کرونل ماس ایجیکشنز زمین کے مقناطیسی میدان کو متاثر کر سکتے ہیں، جس سے سیٹلائٹس اور بجلی کے گرڈ متاثر ہوتے ہیں۔

یہ سرگرمی سورج کی کمیت والے مین سیکوئنس ستاروں کے لیے معمول ہے، لیکن یہ خلائی موسم، زمین کے آئنوسفیئر، اور ممکنہ طور پر ہزاروں سال کے موسمیاتی دورانیوں پر نمایاں اثر ڈالتی ہے۔

4. مین سیکوئنس کے بعد: ریڈ جائنٹ میں منتقلی

4.1 ہائیڈروجن خول کی جلن

جیسے جیسے سورج بوڑھا ہوتا ہے، مرکزی ہائیڈروجن ختم ہو جاتی ہے۔ جب مرکز میں مستحکم فیوژن کے لیے ہائیڈروجن ناکافی رہ جاتی ہے (~تقریباً 5 ارب سال میں)، تو مرکز سکڑتا ہے اور گرم ہو جاتا ہے، ایک غیر فعال ہیلیم مرکز کے گرد "ہائیڈروجن جلنے والا خول" شعلہ ور ہوتا ہے۔ یہ خول کی جلن بیرونی پرتوں کی توسیع کا باعث بنتی ہے، جس سے ستارہ سوجھ کر ریڈ جائنٹ بن جاتا ہے۔ سورج کی سطح کا درجہ حرارت گر جائے گا (سرخ ہو جائے گا)، لیکن کل روشنی نمایاں طور پر بڑھ جائے گی—موجودہ سطح سے سینکڑوں یا ہزاروں گنا زیادہ۔

4.2 اندرونی سیاروں کا نگلنا؟

اپنے ریڈ جائنٹ مرحلے میں، سورج کا رداس تقریباً 1 AU یا اس سے زیادہ بڑھ سکتا ہے۔ Mercury اور Venus تقریباً یقینی طور پر نگل لیے جائیں گے۔ زمین کا انجام کم یقینی ہے؛ کئی ماڈلز بتاتے ہیں کہ زمین یا تو نگل لی جائے گی یا سورج کی فوٹوسفیر کے انتہائی قریب رہ جائے گی، جس سے وہ ایک بے جان، پگھلا ہوا ویرانہ بن جائے گی۔ اگرچہ جسمانی طور پر نہیں بھی نگلی جاتی، زمین کی سطح اور ماحول غیر قابل رہائش ہو جائیں گے [3], [4]۔

4.3 ہیلیم کی شعلہ افزائی: Horizontal Branch

آخرکار، مرکز کا درجہ حرارت تقریباً 100 ملین K تک پہنچ جاتا ہے، اگر مرکز ڈیجنریٹ ہو تو "ہیلیم فلیش" میں ہیلیم فیوژن شروع ہو جاتا ہے۔ ایک تنظیم نو کے بعد، مرکز میں ہیلیم کی جلن اور ہائیڈروجن کے خول کی جلن ایک مستحکم روشن ستارہ پیدا کرتی ہے (اسی کمیت والے ستاروں کے لیے "horizontal branch" یا "red clump")۔ یہ مرحلہ مین سیکوئنس کے مقابلے میں کم عرصہ رہتا ہے۔ ستارے کا لفافہ تھوڑا سا سکڑ سکتا ہے لیکن "دیوہیکل" ترتیب میں رہتا ہے۔

5. Asymptotic Giant Branch (AGB) اور Planetary Nebula

5.1 دوہری خول کی جلن

جب مرکزی ہیلیم زیادہ تر کاربن اور آکسیجن میں ضم ہو جاتا ہے، تو ایک شمسی کمیت والے ستارے کے مرکز میں مزید فیوژن شروع نہیں ہو سکتا۔ ستارہ Asymptotic Giant Branch (AGB) مرحلے میں داخل ہوتا ہے، جہاں ہیلیم اور ہائیڈروجن الگ الگ خولوں میں کاربن-آکسیجن مرکز کے گرد جل رہے ہوتے ہیں۔ لفافہ شدید دھڑکنوں کا سامنا کرتا ہے، اور ستارے کی روشنی میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔

5.2 حرارتی دھڑکنیں اور ماس کا نقصان

AGB ستارے بار بار thermal pulses سے گزرتے ہیں۔ بڑی مقدار میں ماس ستارے کی ہواؤں کے ذریعے ضائع ہوتا ہے، آہستہ آہستہ بیرونی پرتوں کو خلا میں چھوڑتا ہے۔ یہ ماس نقصان کا عمل گرد کے خول بنا سکتا ہے، نئے بنے ہوئے بھاری عناصر (جیسے کاربن، s-process آئسوٹوپس) کو بین النجمی ماحول میں بکھیرتا ہے۔ چند دس ہزار یا سینکڑوں ہزار سالوں میں، اتنا ماس خارج کیا جا سکتا ہے کہ گرم مرکز ظاہر ہو جائے۔

5.3 سیاروی نیبیولا کی تشکیل

خارج شدہ بیرونی پرتیں، جو گرم مرکز کی شدید UV روشنی سے آئنائز ہوتی ہیں، ایک planetary nebula بناتی ہیں—ایک عارضی چمکتی ہوئی خول۔ چند دس ہزار سالوں میں، یہ نیبیولا خلا میں منتشر ہو جاتی ہے۔ ناظرین انہیں مرکزی ستاروں کے گرد حلقہ نما یا بلبلہ نما روشن نیبیولا کے طور پر دیکھتے ہیں۔ آخرکار، ستارے کا آخری مرحلہ ایک white dwarf کے طور پر ظاہر ہوتا ہے جب نیبیولا مدھم ہو جاتی ہے۔

6. سفید بونے کا باقیات

6.1 مرکز کی ڈیجینرسی اور ترکیب

AGB مرحلے کے بعد، بچا ہوا مرکز ایک گھنا white dwarf ہوتا ہے، جو بنیادی طور پر carbon and oxygen پر مشتمل ہوتا ہے، تقریباً 1 شمسی ماس والے ستارے کے لیے۔ الیکٹران ڈیجینرسی پریشر اسے سہارا دیتا ہے، مزید فیوژن نہیں ہوتا۔ عام سفید بونے کا ماس تقریباً 0.5–0.7 M_⊙ ہوتا ہے۔ اس شے کا رداس زمین جیسا ہوتا ہے (تقریباً 6,000–8,000 کلومیٹر)۔ درجہ حرارت انتہائی زیادہ سے شروع ہوتا ہے (دس ہزاروں K)، اور اربوں سالوں میں آہستہ آہستہ ٹھنڈا ہوتا ہے [5], [6]۔

6.2 کائناتی وقت کے ساتھ ٹھنڈک

ایک سفید بونا باقی حرارتی توانائی کو خارج کرتا ہے۔ دسوں یا سینکڑوں ارب سالوں میں، یہ مدھم ہو جاتا ہے، آخرکار ایک تقریباً غیر مرئی "black dwarf" بن جاتا ہے۔ اس ٹھنڈک کا وقت بہت طویل ہے، جو کائنات کی موجودہ عمر سے بھی زیادہ ہے۔ اس آخری حالت میں، ستارہ غیر فعال ہوتا ہے—کوئی فیوژن نہیں، صرف کائناتی تاریکی میں ایک سرد راکھ۔

7. وقت کے پیمانے کا خلاصہ

Main Sequence: ایک شمسی ماس والے ستارے کے لیے کل تقریباً 10 ارب سال۔ سورج تقریباً 4.57 ارب سال کا ہے، اور تقریباً 5.5 ارب سال باقی ہیں۔
Red Giant Phase: تقریباً 1–2 ارب سال تک جاری رہتا ہے، جس میں ہائیڈروجن شیل برننگ اور ہیلیم فلیش شامل ہیں۔
Helium Burning: مختصر مستحکم مرحلہ، ممکنہ طور پر چند سو ملین سال۔
AGB: حرارتی دھڑکنیں، بھاری ماس کا نقصان، چند ملین سال یا اس سے کم عرصہ تک جاری رہتی ہیں۔
Planetary Nebula: تقریباً دس ہزاروں سال۔
White Dwarf: ابدی ٹھنڈک جو صدیوں تک جاری رہتی ہے، اگر کافی کائناتی وقت دیا جائے تو آخرکار یہ سیاہ بونے میں تبدیل ہو جاتی ہے۔

8. شمسی نظام اور زمین کے لیے مضمرات

8.1 مدھم ہونے کے امکانات

تقریباً 1–2 ارب سال کے اندر، سورج کی تقریباً 10% روشنی میں اضافہ زمین کے سمندروں اور حیاتیاتی ماحول کو ایک بے قابو گرین ہاؤس اثر کے ذریعے سرخ دیو کے مرحلے سے بہت پہلے ختم کر سکتا ہے۔ جیولوجیکل وقت کے پیمانے پر، زمین کی رہائش پذیری کی کھڑکی شمسی روشنی میں اضافے سے محدود ہے۔ فرضی دور مستقبل کی زندگی یا ٹیکنالوجی کے ممکنہ حکمت عملی سیاروی ہجرت یا ستارے کو اٹھانے (خالص قیاس آرائی) کے گرد گھوم سکتی ہیں تاکہ ان تبدیلیوں کو کم کیا جا سکے۔

8.2 بیرونی شمسی نظام

جب AGB ہوا کے اخراج کے دوران شمسی ماس کم ہوتا ہے، تو کشش ثقل کی قوت کمزور ہو جاتی ہے۔ بیرونی سیارے باہر کی طرف منتقل ہو سکتے ہیں، مدار غیر مستحکم یا وسیع فاصلے پر ہو سکتے ہیں۔ کچھ بونے سیارے یا دمدار ستارے بکھر سکتے ہیں۔ آخرکار، آخری وائٹ ڈوارف نظام میں چند بیرونی سیارے کے باقیات ہو سکتے ہیں یا نہیں، یہ ماس کے نقصان اور کششی قوتوں کے انحصار پر منحصر ہے۔

9. مشاہداتی مماثلتیں

9.1 ریڈ جائنٹس اور سیاروی نیبیولے ملکی وے میں

ماہران فلکیات red giant اور AGB ستارے (Arcturus, Mira) اور planetary nebulae (Ring Nebula, Helix Nebula) کو سورج کی ممکنہ تبدیلیوں کی جھلک کے طور پر مشاہدہ کرتے ہیں۔ یہ ستارے لفافے کے پھیلاؤ، حرارتی دھڑکنوں، اور دھول کی تشکیل کے عمل پر حقیقی وقت کے ڈیٹا فراہم کرتے ہیں۔ ستارے کے ماس، دھاتیت، اور ارتقائی مرحلے کو ہم آہنگ کر کے، ہم تصدیق کرتے ہیں کہ سورج کا مستقبل کا راستہ تقریباً 1 شمسی ماس کے ستارے کے لیے معمول کے مطابق ہے۔

9.2 وائٹ ڈوارف اور ملبہ

white dwarf نظاموں کا مطالعہ سیاروی باقیات کے ممکنہ انجاموں کی بصیرت فراہم کر سکتا ہے۔ کچھ وائٹ ڈوارف بھاری دھاتوں کی “آلودگی” دکھاتے ہیں جو کششی طور پر ٹوٹے ہوئے ایسٹروئیڈز یا چھوٹے سیاروں سے آتی ہے۔ یہ مظہر اس بات کا براہِ راست موازنہ ہے کہ سورج کے باقی ماندہ سیاروی اجسام بالآخر وائٹ ڈوارف پر جمع ہو سکتے ہیں یا وسیع مداروں میں رہ سکتے ہیں۔

10. نتیجہ

Sun اب ایک مستحکم main-sequence ستارہ ہے، لیکن تمام اسی طرح کے ماس والے ستاروں کی طرح، یہ ہمیشہ ایسا نہیں رہے گا۔ اربوں سالوں میں، یہ کور ہائیڈروجن ختم کر دے گا، ایک red giant میں پھیل جائے گا، ممکنہ طور پر اندرونی سیاروں کو نگل جائے گا، اور پھر ہیلیم جلنے کے مراحل سے گزرتے ہوئے AGB مرحلے میں داخل ہوگا۔ آخر میں، ستارہ اپنے بیرونی پرتوں کو ایک شاندار planetary nebula کے طور پر چھوڑ دے گا، اور ایک white dwarf کور پیچھے چھوڑے گا۔ یہ وسیع چکر—پیدائش، مین سیکوئنس روشنی، ریڈ جائنٹ پھیلاؤ، اور وائٹ ڈوارف راکھ—سورج جیسے ستاروں کے لیے ایک عالمی ستارے کی زندگی کا چکر ظاہر کرتا ہے۔

زمین کے لیے، یہ کائناتی تبدیلیاں بالآخر رہائش کے خاتمے کا مطلب رکھتی ہیں، چاہے اگلے ارب سالوں میں سورج کی تدریجی روشنی میں اضافہ ہو یا براہِ راست ریڈ جائنٹ کے نگلنے سے۔ سورج کی ساخت اور زندگی کے چکر کو سمجھنا stellar astrophysics کی ہماری سمجھ کو گہرا کرتا ہے اور سیاروی زندگی کی عارضی قیمتی کھڑکیوں اور ستاروں کی شکل دینے والے کائناتی عمل دونوں کو روشن کرتا ہے۔ آخرکار، سورج کی ارتقاء اس بات کو اجاگر کرتی ہے کہ کس طرح ستاروں کی تشکیل، فیوژن، اور موت کہکشاؤں کو مسلسل تبدیل کرتی ہے، بھاری عناصر بناتی ہے اور سیاروی نظاموں کو کائناتی ری سائیکلنگ میں دوبارہ ترتیب دیتی ہے۔

حوالہ جات اور مزید مطالعہ

Carroll, B. W., & Ostlie, D. A. (2017). An Introduction to Modern Astrophysics, 2nd ed. Cambridge University Press.
Stix, M. (2004). The Sun: An Introduction, 2nd ed. Springer.
Sackmann, I.-J., Boothroyd, A. I., & Kraemer, K. E. (1993). “Our Sun. III. Present and Future.” The Astrophysical Journal, 418, 457–468.
Schröder, K.-P., & Smith, R. C. (2008). “Distant future of the Sun and Earth revisited.” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 386, 155–163.
Iben, I. (1991). “Asymptotic Giant Branch Evolution and Beyond.” Astrophysical Journal Supplement Series, 76, 55–130.
Althaus, L. G., et al. (2010). “Evolution of white dwarf stars.” Astronomy & Astrophysics Review, 18, 471–566.

← Previous article Next article →

اوپر واپس جائیں

بلاگ پر واپس

ملک/علاقہ

زبان