สสารมืด (Dark Matter) สิ่งลึกลับที่เชื่อกันว่าครอบครองมวลถึงร้อยละ 85 ของเอกภพ ยังคงเป็นปริศนาที่ท้าทายนักวิทยาศาสตร์ แม้เราจะมองไม่เห็นสสารมืดด้วยแสงในช่วงที่ตามองเห็นได้ แต่ร่องรอยของมันปรากฏให้เห็นผ่านอิทธิพลแรงโน้มถ่วง เช่น การหมุนของกาแล็กซี รัศมีสสารมืด และปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง (Gravitational Lensing)
กระจุกดาวสัญลักษณ์หัวกระสุน (Bullet Cluster) ซึ่งเกิดจากการชนกันของกระจุกกาแล็กซีสองแห่ง ห่างจากโลกประมาณ 3,700 ล้านปีแสง เป็นเป้าหมายสำคัญในการค้นหาสสารมืด เนื่องจากปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงในบริเวณนี้เคยถูกมองว่าเป็นหลักฐานชิ้นสำคัญที่ยืนยันการมีอยู่ของมัน
เมื่อสังเกต Bullet Cluster นักวิทยาศาสตร์พบว่ากาแล็กซีที่อยู่เบื้องหลังมีรูปร่างบิดเบี้ยว ซึ่งเป็นผลมาจากแรงโน้มถ่วงของกระจุกดาวที่บิดเบือนกาลอวกาศ (Spacetime) อย่างไรก็ตาม ล่าสุดทีมนักวิจัยนานาชาติได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (James Webb Space Telescope: JWST) วิเคราะห์ข้อมูลใหม่และภาพถ่ายเดิม ค้นพบคำอธิบายทางเลือกที่อธิบายปรากฏการณ์เหล่านี้ได้โดยไม่ต้องพึ่งพาสสารมืด ซึ่งการค้นพบนี้อาจทำให้นักดาราศาสตร์ต้องทบทวนหลักฐานชิ้นสำคัญที่สุดของสสารมืดอีกครั้ง
การชนกันที่ก่อกำเนิด Bullet Cluster เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 4,000 ล้านปีก่อน เมื่อกระจุกกาแล็กซีสองแห่งที่ประกอบด้วยกาแล็กซีนับร้อยชนกันด้วยความเร็วสูงกว่า 2,500 กิโลเมตรต่อวินาที แม้กระจุกกาแล็กซีจะมีดาวฤกษ์นับล้านล้านดวง แต่มวลส่วนใหญ่ที่มองเห็นได้คือกลุ่มก๊าซที่อยู่ระหว่างระบบดาว หรือที่เรียกว่า มวลสารระหว่างดาว (Interstellar Medium: ISM) ระหว่างการชน กลุ่มก๊าซทั้งสองเสียดสีกัน ทำให้เกิดความร้อนและชะลอความเร็วลง กลุ่มก๊าซเหล่านี้ปรากฏให้เห็นเป็นหย่อมเมฆกระจายตัวสว่างจ้าในรังสีเอกซ์
ตามทฤษฎีปัจจุบัน สสารมืดทำปฏิกิริยากับสสารปกติผ่านแรงโน้มถ่วงเท่านั้น ไม่ได้รับผลกระทบจากแรงพื้นฐานอื่น ๆ จึงไม่ถูกชะลอความเร็วด้วยแรงเสียดทานและไม่ถูกแยกออกจากกระจุกกาแล็กซี
อย่างไรก็ตาม ข้อมูลใหม่นี้ยังสนับสนุนการตีความอีกรูปแบบหนึ่ง นั่นคือ Modified Newtonian Dynamics (MOND) หรือ พลศาสตร์นิวตันแบบดัดแปร ซึ่งเป็นแบบจำลองจักรวาลวิทยาที่ปฏิเสธการมีอยู่ของสสารมืดโดยสิ้นเชิง ก่อนหน้านี้ MOND ถูกมองว่าเป็นเพียงทฤษฎีนอกกระแส เนื่องจากไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ใน Bullet Cluster
แต่การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่า ในทางกลับกัน Bullet Cluster มีความสอดคล้องกับสถานการณ์แบบ MOND เป็นอย่างมาก เมื่อดาวฤกษ์มวลมากเผาผลาญเชื้อเพลิงจนหมด พวกมันจะกลายเป็นดาวนิวตรอน (Neutron Star) หรือ หลุมดำ (Black Hole) ซึ่งมองไม่เห็นและตรวจจับได้จากแรงโน้มถ่วงมหาศาลที่พวกมันแผ่ออกมา เช่นเดียวกับสสารมืด
จนถึงขณะนี้ การสังเกตการณ์นี้ถือเป็นหลักฐานยืนยันการมีอยู่ของสสารมืด แต่ในมุมมองของ MOND ซากของดาวฤกษ์มวลมากอาจมีบทบาทแทนสสารมืดได้ในระดับหนึ่ง แม้แต่ในแบบจำลองมาตรฐานที่ยอมรับการมีอยู่ของสสารมืด ปริมาณสสารมืดที่คาดการณ์ไว้ก็ควรจะลดลงอย่างมากถึงประมาณครึ่งหนึ่ง”
นอกจากนี้ ข้อมูลใหม่จาก JWST ยังช่วยให้สามารถคำนวณจำนวนดาวฤกษ์และธาตุหนักในกระจุกกาแล็กซีทั้งสองได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ดร. อินดรานิล บานิก (Indranil Banik) จากสถาบันจักรวาลวิทยาและแรงโน้มถ่วง มหาวิทยาลัยพอร์ตสมัธ แสดงให้เห็นว่า จำนวนดาวฤกษ์และวัตถุอื่นๆ ที่คำนวณได้ใหม่นี้ เพียงพอที่จะทำให้เกิดปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงตามที่สังเกตเห็น ข้อมูลและความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับ Bullet Cluster นี้ จึงสร้างความสั่นคลอนต่อหลักฐานชิ้นสำคัญของสสารมืด และทำให้ทฤษฎี MOND ดูน่าเชื่อถือมากยิ่งขึ้น
ข้อมูลอ้างอิง: Universität Bonn / Physics Review D
- A New Study into Dark Matter in the Bullet Cluster Could Disprove its Existence
