นักวิทยาศาสตร์อาจก้าวเข้าสู่ยุคใหม่ของฟิสิกส์ดาราศาสตร์ เมื่อทีมวิจัยนำโดยศาสตราจารย์ โทโมโนริ โทตานิ (Tomonori Totani) จากมหาวิทยาลัยโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น ออกมาเปิดเผยผลการวิเคราะห์ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีแกมมาเฟอร์มิ (Fermi Gamma-ray Space Telescope) ขององค์การนาซา ที่แสดงสัญญาณที่อาจเป็นหลักฐานของการเห็นสสารมืด (Dark Matter) เป็นครั้งแรกของมวลมนุษยชาติ ซึ่งสสารลึกลับนี้เป็นองค์ประกอบสำคัญที่เชื่อกันว่าครอบคลุมถึง 85% ของมวลสารทั้งหมดในเอกภพ แต่กลับไม่เปล่งแสงหรือดูดกลืนแสงใด ๆ ทำให้เราไม่สามารถมองเห็นมันได้โดยตรงมานานเกือบศตวรรษ
สสารมืด เป็นหนึ่งในปริศนาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในวิทยาศาสตร์ มันคือสิ่งที่นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่ามีอยู่จริงเพื่ออธิบายปรากฏการณ์ที่กาแล็กซีต่าง ๆ รวมถึงกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราเอง หมุนเร็วเกินกว่าที่มวลสารที่เรามองเห็น (เช่น ดาวฤกษ์, แก๊ส, ฝุ่น) จะสามารถสร้างความโน้มถ่วง (Gravity) เพียงพอที่จะยึดโครงสร้างของมันไว้ได้ โดยปกติแล้ว เราจะทราบถึงการมีอยู่ของสสารมืดได้จากผลกระทบทางความโน้มถ่วง” ของมันเท่านั้น
งานวิจัยล่าสุดของศาสตราจารย์โทตานิได้มุ่งเน้นไปที่บริเวณใจกลางของกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งเป็นจุดที่มีความหนาแน่นของสสารมืดสูงมากตามทฤษฎี และสิ่งที่ไม่คาดคิดก็ปรากฏขึ้น เมื่อทีมงานพบการปลดปล่อยรังสีแกมมา (Gamma-ray) ในระดับพลังงานสูงถึง 20 จิกะอิเล็กตรอนโวลต์ (GeV) แผ่ออกมาเป็นโครงสร้างคล้ายรัศมี (Halo) ล้อมรอบใจกลางกาแล็กซี
สิ่งที่ทำให้การค้นพบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งคือ รูปแบบการปล่อยรังสีแกมมาที่สังเกตได้นั้นตรงกับลักษณะที่คาดการณ์ไว้ทางทฤษฎี หากอนุภาคสสารมืดเกิดการประลัย (Annihilation) คือการชนกันและทำลายล้างกันเอง ซึ่งกระบวนการนี้จะปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของอนุภาคต่าง ๆ รวมถึงโฟตอนของรังสีแกมมาที่กล้องโทรทรรศน์เฟอร์มิสามารถตรวจจับได้
ศาสตราจารย์โทตานิเชื่อว่าสัญญาณนี้อาจมาจากอนุภาคสสารมืดที่เรียกว่า WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) ซึ่งเป็นอนุภาคที่หนักมาก ประเมินว่ามีมวลมากกว่าโปรตอนอย่างน้อย 500 เท่า และเป็นหนึ่งในผู้สมัครตัวเต็งของสสารมืดมาอย่างยาวนาน
“ถ้าการตีความนี้ถูกต้อง มันจะเป็นครั้งแรกที่มนุษย์เห็นสสารมืด และนั่นหมายความว่า สสารมืดคืออนุภาคใหม่ที่ไม่ได้รวมอยู่ในแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค (Standard Model of particle physics) ปัจจุบัน ซึ่งถือเป็นการพัฒนาครั้งสำคัญในสาขาดาราศาสตร์และฟิสิกส์” ศาสตราจารย์โทตานิกล่าว
แม้ว่าผลลัพธ์นี้จะน่าตื่นเต้นอย่างยิ่ง แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงต้องใช้ความระมัดระวัง เพราะการตรวจวัดที่ใจกลางกาแล็กซีนั้นมีความซับซ้อนและมีแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาอื่น ๆ อีกมากมาย เช่น ดาวนิวตรอน (Neutron Stars) หรือ หลุมดำ (Black Holes) ศาสตราจารย์โทตานิเสนอว่า ขั้นตอนต่อไปในการยืนยันสมมติฐานนี้คือการตรวจหาร่องรอยรังสีแกมมาที่มีลักษณะเดียวกันในกาแล็กซีแคระ (Dwarf Galaxies) ขนาดเล็กที่โคจรอยู่รอบ ๆ กาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งเป็นบริเวณที่มีความหนาแน่นของสสารมืดสูง แต่มีแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาอื่นน้อยกว่า
หากการสังเกตการณ์เพิ่มเติมสามารถยืนยันสัญญาณรังสีแกมมานี้ได้ในกาแล็กซีแคระ ก็จะเป็นหลักฐานที่หนักแน่นยิ่งขึ้นในการไขปริศนาสสารมืดที่นักวิทยาศาสตร์พยายามตามหามาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2476 (ค.ศ. 1933) ซึ่งเป็นปีที่ ฟริตซ์ ซวิกกี้ (Fritz Zwicky) นักดาราศาสตร์ชาวสวิส ได้เสนอแนวคิดเกี่ยวกับสสารมืดเป็นครั้งแรก เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ผิดปกติของกระจุกกาแล็กซี
ข้อมูลอ้างอิง:
- Space. com: Scientists may have finally ‘seen’ dark matter for the 1st time
- Science Daily: Scientists may have found dark matter after 100 years of searching
