นักดาราศาสตร์ยังคงค้นหาคำตอบของปริศนารังสีแกมมาส่วนเกิน (Galactic Center Excess – GCE) ที่แผ่ออกมาจากใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา ซึ่งถูกค้นพบครั้งแรกในปี ค.ศ. 2009 โดยทฤษฎีหลักแบ่งเป็นสองทาง คือ อาจเกิดจากพัลซาร์มิลลิวินาที (MSPs) หลายพันดวง หรือเกิดจากการประลัย (annihilation) ของสสารมืด ก่อนหน้านี้ หลักฐานเอนเอียงไปทางพัลซาร์ เนื่องจากข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเฟอร์มีชี้ว่าแหล่งกำเนิดรังสีนี้มีรูปร่าง “ทรงกล่อง” (boxy) ไม่ใช่ทรงกลมอย่างที่คาดกันในแบบจำลองสสารมืด แต่ล่าสุด งานวิจัยใหม่ได้ท้าทายข้อสรุปนี้ โดยชี้ว่าสสารมืดเองก็สามารถก่อตัวเป็นรูปทรงกล่องได้เช่นกัน
ย้อนกลับไปในปี ค.ศ. 2009 กล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีแกมมาเฟอร์มี (Fermi Gamma-ray Space Telescope) ตรวจพบรังสีแกมมาในปริมาณที่สูงเกินคาดจากบริเวณใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก ปรากฏการณ์นี้ถูกเรียกว่า GCE และจุดประกายการถกเถียงว่าอะไรคือแหล่งกำเนิดของมัน
ทฤษฎีแรก พัลซาร์มิลลิวินาที (MSPs)
พัลซาร์ชนิดนี้คือดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูงนับพันครั้งต่อวินาที พวกมันจะปลดปล่อยรังสีออกมาขณะหมุน แม้ว่าแสงสว่างจ้าบริเวณใจกลางกาแล็กซี (Galactic bulge) จะบดบังแสงที่มองเห็นได้จากดาวเหล่านี้ แต่รังสีแกมมาของพวกมันสามารถทะลุออกมาได้ นักวิทยาศาสตร์จึงสันนิษฐานว่า หากมีดาวเหล่านี้มากพอ ก็อาจเป็นต้นตอของ GCE
ทฤษฎีที่สอง สสารมืด (Dark Matter)
อีกทฤษฎีหนึ่งชี้ไปที่สสารมืดซึ่งเป็นสิ่งที่มองไม่เห็นและยังคงเป็นปริศนา ทฤษฎีนี้เสนอว่าสสารมืดประกอบด้วยอนุภาคที่เรียกว่า WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) ซึ่งถูกดึงดูดมารวมกันด้วยความโน้มถ่วงมหาศาล ณ ใจกลางกาแล็กซี และเมื่อพวกมันชนกันก็จะเกิด “การประลัย” สลายตัวกลายเป็นรังสีแกมมาและอนุภาคอื่นๆ
“รูปทรงกล่อง” จุดพลิกผันของปริศนา
ข้อมูลสำคัญที่ทำให้ทฤษฎีพัลซาร์ดูมีน้ำหนักขึ้นมา คือการที่กล้องเฟอร์มีพบว่าแหล่งกำเนิด GCE นั้น ไม่ได้มีรูปร่างเป็นทรงกลมสมบูรณ์อย่างที่คาดไว้ หากมันเกิดจากสสารมืดที่ถูกแรงโน้มถ่วงดึงดูดเข้าสู่ศูนย์กลาง
แต่ข้อมูลกลับชี้ว่ามันมีลักษณะทรงกล่องหรือค่อนข้างแบนในบางด้าน ซึ่งรูปร่างนี้ดันไปสอดคล้องกับแบบจำลองที่คาดการณ์การกระจายตัวของกลุ่มดาวพัลซาร์ MSPs พอดี
อย่างไรก็ตาม งานวิจัยชิ้นใหม่จากสถาบันไลบ์นิซเพื่อฟิสิกส์ดาราศาสตร์พ็อทซ์ดัม (AIP) โดย โมร์ติส มูรู และทีมงาน ได้เปลี่ยนมุมมองนี้ไป
ทีมวิจัยได้ใช้ชุดแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่เรียกว่า HESTIA (High-Resolution Environment Simulations of The Immediate Area) เพื่อสร้างคู่แฝดดิจิทัล (digital twin) ของกาแล็กซีทางช้างเผือก และจำลองกระบวนการก่อตัวของมัน รวมถึงการที่มันมีปฏิสัมพันธ์และรวมตัวกับกาแล็กซีเพื่อนบ้าน
ผลลัพธ์ที่ได้น่าทึ่งมาก แบบจำลองของพวกเขาแสดงให้เห็นว่า สสารมืดที่สะสมตัวในใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกที่ก่อตัวผ่านกระบวนการเหล่านี้ ไม่ได้มีรูปร่างเป็นทรงกลม แต่กลับมีรูปร่างทรงกล่อง ซึ่งคล้ายกับรูปแบบของ GCE ที่สังเกตได้
เมื่อทีมวิจัยนำรูปร่างสสารมืดทรงกล่องนี้ไปจำลองการปล่อยรังสีแกมมาจากการประลัย ก็พบว่ามันให้ผลลัพธ์ที่สอดคล้องกับข้อมูลจริงจากกล้องเฟอร์มีได้ดีไม่แพ้แบบจำลองของพัลซาร์เลย
นั่นหมายความว่า ทั้งพัลซาร์มิลลิวินาทีและสสารมืด ยังคงเป็นผู้ต้องสงสัยหลักของปริศนา GCE นี้ และนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จำเป็นต้องมีข้อมูลที่แม่นยำกว่านี้เพื่อตัดสิน
ความหวังถัดไปอยู่ที่ แถวลำดับกล้องโทรทรรศน์เชเรนคอฟ (Cherenkov Telescope Array – CTA) ซึ่งคาดว่าจะเริ่มดำเนินการเต็มรูปแบบในปี ค.ศ. 2028 เพื่อไขความลับที่ซ่อนอยู่ในใจกลางกาแล็กซีของเราต่อไป
ข้อมูลอ้างอิง: Universe Today
- Why the Milky Way’s Dark Heart Might Be Shaped Like a Box
