แสงปริศนากลางใจทางช้างเผือกคืออะไร? งานวิจัยใหม่ชี้อาจเป็นฝีมือสสารมืด

นักดาราศาสตร์เข้าใกล้การไขปริศนาคลาสสิกของจักรวาลไปอีกขั้น ว่าอะไรคือต้นกำเนิดของแสงรังสีแกมมาอันทรงพลังที่ส่องสว่างอย่างลึกลับ ณ ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา ผลการศึกษาล่าสุดที่ใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์สุดล้ำสมัยชี้ว่า "สสารมืด" (Dark Matter) อาจเป็นคำตอบ โดยเผยให้เห็นว่าประวัติศาสตร์การชนและรวมตัวกันในอดีตของกาแล็กซี อาจปั้นแต่งให้สสารมืดมีรูปทรงที่สามารถอธิบายปรากฏการณ์นี้ได้ตรงกับข้อมูลที่สังเกตการณ์โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเฟอร์มิของนาซาพอดี

เป็นเวลาหลายปีที่นักวิทยาศาสตร์ต่างสงสัยกับ "การแผ่รังสีแกมมาส่วนเกินจากใจกลางกาแล็กซี" (Galactic Center Excess) ซึ่งหมายถึงการตรวจพบรังสีแกมมา (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดที่มีพลังงานสูงสุดในจักรวาล) ในปริมาณที่หนาแน่นผิดปกติพุ่งออกมาจากใจกลางทางช้างเผือกของเรา

ในตอนแรก หนึ่งในทฤษฎีที่เป็นตัวเต็งคือ "สสารมืด" สสารลึกลับที่มองไม่เห็นซึ่งเชื่อกันว่าเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ของเอกภพ โดยนักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่า หากอนุภาคของสสารมืดเกิดชนและทำลายล้างกันเอง พวกมันจะปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมาในรูปของรังสีแกมมา

ทว่าเมื่อมีการเก็บข้อมูลมากขึ้น รูปแบบการกระจายตัวของรังสีแกมมาที่ตรวจพบ กลับไม่สอดคล้องกับแบบจำลองการกระจายตัวของสสารมืดในกาแล็กซีที่คาดการณ์กันไว้ในตอนนั้น ความไม่ลงรอยนี้จึงเปิดทางให้ทฤษฎีคู่แข่งเข้ามามีบทบาท นั่นคือ แสงสว่างปริศนานี้อาจเกิดจากกระจุกดาวนิวตรอนชนิดพิเศษที่เรียกว่า "พัลซาร์มิลลิวินาที" (Millisecond Pulsars) ซึ่งเป็นซากดาวฤกษ์ที่ตายแล้วแต่ยังหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูงอย่างเหลือเชื่อ

เพื่อหาคำตอบ ทีมวิจัยนำโดย ดร.มูริตส์ มูรู จากสถาบันไลบ์นิซเพื่อฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งพอตสดัม (AIP) ได้ใช้แนวทางใหม่ โดยอาศัยชุดแบบจำลองจักรวาลวิทยาความละเอียดสูงที่ชื่อว่า "เฮสเทีย" (Hestia) เพื่อจำลองการก่อกำเนิดและวิวัฒนาการของกาแล็กซีทางช้างเผือก ตั้งแต่ยุคแรกเริ่มที่เต็มไปด้วยการชนและรวมตัวกับกาแล็กซีอื่นอย่างดุเดือด

ผลลัพธ์ที่ได้น่าทึ่งมาก แบบจำลองเผยว่าประวัติศาสตร์อันโกลาหลนี้ได้ส่งผลกระทบโดยตรงต่อการกระจายตัวของสสารมืดบริเวณใจกลางกาแล็กซี แทนที่สสารมืดจะกระจายตัวเป็นรูปทรงกลมสมมาตรตามที่เคยคาดกันไว้ มันกลับถูกปั้นแต่งให้มีโครงสร้างที่ซับซ้อนและไม่เป็นทรงกลม

"ร่องรอยประวัติศาสตร์การชนและเติบโตของทางช้างเผือก ได้ทิ้งลายนิ้วมือที่ชัดเจนเอาไว้บนโครงสร้างของสสารมืด ณ ใจกลางกาแล็กซี" ทีมวิจัยกล่าว "และเมื่อเรานำโครงสร้างที่ซับซ้อนนี้มาพิจารณา สัญญาณรังสีแกมมาที่สังเกตได้ก็ดูเหมือนสิ่งที่สสารมืดสามารถอธิบายได้มากขึ้นทันที"

แม้ว่างานวิจัยชิ้นนี้จะยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ แต่มันก็ได้ทำให้ "สสารมืด" กลับมาผงาดในฐานะตัวแปรสำคัญของปริศนาแสงสว่างแห่งใจกลางกาแล็กซีอีกครั้งหนึ่ง

อนาคตของการไขปริศนานี้ฝากไว้ที่เครื่องมือสังเกตการณ์รุ่นต่อไป เช่น แถวลำดับกล้องโทรทรรศน์เชเรนคอฟ (Cherenkov Telescope Array) ซึ่งจะสามารถสำรวจรังสีแกมมาในย่านพลังงานที่สูงยิ่งขึ้น และจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทดสอบทฤษฎีเหล่านี้ได้อย่างเด็ดขาดมากขึ้น

ข้อมูลอ้างอิง: Physical Review Letters

• Fermi-LAT Galactic Center Excess Morphology of Dark Matter in Simulations of the Milky Way Galaxy