รังสีแกมม่า - แสงที่สว่างและทรงพลังที่สุดในเอกภพ - ล่องเรือข้ามท้องฟ้าที่มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ การระเบิดของรังสีที่กระฉับกระเฉงเหล่านี้พุ่งออกมาจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวาทำให้เกิดประกายดาวนิวตรอนที่ชนกันและพุ่งออกมาจากหลุมดำที่หิวโหย
เมื่อนักดาราศาสตร์สามารถจับพวกมันด้วยกล้องโทรทรรศน์รังสีแกมม่าดอกไม้ไฟที่มองไม่เห็นเหล่านี้ชี้ไปยังโครงสร้างที่ระเบิดได้มากที่สุดของจักรวาล ตอนนี้ทีมนักวิจัยระหว่างประเทศหวังว่ารังสีที่ทรงพลังทั้งหมดเหล่านั้นอาจนำไปสู่สิ่งที่แปลกประหลาดและเข้าใจยากยิ่งขึ้น - สารที่มองไม่เห็นที่เรียกว่าสสารมืด
ในการศึกษาใหม่ที่ได้รับการยอมรับให้ตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters และมีรายละเอียดเกี่ยวกับฐานข้อมูล preprint นักวิจัยได้พิจารณาสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า "พื้นหลังของรังสีแกมม่าที่ไม่ได้รับการแก้ไข" นั่นคือรังสีแกมม่าที่จาง ๆ และลึกลับทั้งหมด สัญญาณที่เหลือหลังจากแหล่งที่รู้จักเช่นหลุมดำและซุปเปอร์โนวา เมื่อทีมเปรียบเทียบแผนที่ของรังสีแกมม่าที่ไม่ได้แก้ไขกับแผนที่ของความหนาแน่นของสสารในส่วนเดียวกันของจักรวาลพวกเขาพบว่ารังสีนั้นสอดคล้องกับบริเวณที่มีแรงโน้มถ่วงสูงอย่างแม่นยำซึ่งสสารมืดคาดการณ์ว่าจะซ่อนตัว
จากการศึกษาของ Daniel Gruen ผู้เขียนร่วมความสัมพันธ์นี้ชี้ให้เห็นว่าสสารมืดอาจเป็นสาเหตุส่วนใหญ่ของพื้นหลังของรังสีแกมม่าที่จาง หากเป็นเช่นนั้นมันอาจให้เบาะแสสำคัญแก่นักดาราศาสตร์เกี่ยวกับคุณสมบัติของสารลึกลับ
“ สสารมืดอาจสลายตัวเหมือนนิวเคลียสของสารกัมมันตรังสีซึ่งผลิตรังสีแกมม่าเช่นเดียวกับมัน” Gruen นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติ SLAC แห่งชาติของกระทรวงพลังงานแห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดในแคลิฟอร์เนียกล่าวกับ Live Science หรือบางทีอนุภาคสสารมืดหลายดวงกำลังปะทะกันก่อให้เกิดรังสีแกมม่าเมื่อพวกมันมีปฏิสัมพันธ์
ระลอกคลื่นในที่มืด
สสารมืดคิดว่าทำขึ้นประมาณ 85% ของมวลของเอกภพแม้ว่านักวิจัยจะยังไม่แน่ใจว่ามันคืออะไรหรืออยู่ที่ไหน มองไม่เห็นโดยสิ้นเชิงกับเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ทันสมัยสิ่งที่ไม่เคยตรวจพบได้สำเร็จ
“ เรารู้คุณสมบัติของสสารมืดบ้าง” Gruen กล่าว "เรารู้ว่ามันเป็นเรื่องธรรมดามากและเรารู้ว่ามันมีมวลที่มีความสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงกับมวลอื่น ๆ "
กล่าวอีกนัยหนึ่งถึงแม้ว่าสสารมืดจะมองไม่เห็น แต่ก็สร้างผลกระทบต่อจักรวาลผ่านแรงโน้มถ่วงอันทรงพลัง หนึ่งในผลกระทบเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันในนามของเลนส์ความโน้มถ่วง - โดยพื้นฐานแล้วแสงจากกาแลคซีไกลโพ้นนั้นถูกแปรปรวนด้วยแรงโน้มถ่วงของวัตถุขนาดใหญ่ที่มันเคลื่อนผ่านไปยังโลก
สำหรับการศึกษาใหม่นักวิจัยได้ดูแผนที่เลนส์ความโน้มถ่วงในส่วนของจักรวาลที่รวบรวมโดยโครงการที่เรียกว่าการสำรวจพลังงานมืด (DES) ติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ยักษ์ในชิลีกล้องทุ่มเทของการสำรวจใช้เวลาหนึ่งปีถ่ายภาพความละเอียดสูงของกาแลคซีหลายร้อยล้านโดยมุ่งเน้นไปที่แสงที่ห่างไกลเป็นสิ่งที่ผิดพลาดที่สุดโดยแรงโน้มถ่วงที่รุนแรง ในขณะที่บางพื้นที่ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดบนแผนที่ผลลัพธ์นั้นสอดคล้องกับกาแลคซีที่รู้จัก แต่กระเป๋าขนาดใหญ่อื่น ๆ อาจแสดงอิทธิพลที่ซ่อนอยู่ของสสารมืดที่ทำงาน Gruen กล่าว
เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าอิทธิพลดังกล่าวอาจมีลักษณะอย่างไรนักวิจัยจึงเปรียบเทียบแผนที่มวลนี้กับแผนที่การปล่อยรังสีแกมม่าที่ตรวจพบในภูมิภาคเดียวกันโดยกล้องโทรทรรศน์รังสีแกมม่าเฟอร์มีของนาซ่าตลอดเก้าปีที่ผ่านมา ด้วยการใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ทีมได้กำจัดการแผ่รังสีทั้งหมดที่อาจผูกติดอยู่กับแหล่งกำเนิดของ "โลกีย์" อย่างแน่นอนเช่นหลุมดำและซุปเปอร์โนวาโดยยึดตามการส่งออกพลังงานระยะทางและปัจจัยอื่น ๆ
ตอนนี้เหลือเพียงแหล่งลึกลับรังสีแกมม่าที่ไม่ได้รับการแก้ไขเท่านั้นทีมเปรียบเทียบทั้งสองแผนที่ พวกเขาเห็นการทับซ้อนที่ชัดเจนระหว่างบริเวณที่มีการแผ่รังสีแกมม่าสูงและบริเวณที่มีมวลมาก
“ นี่เป็นการศึกษาครั้งแรกที่เรามั่นใจว่าที่มีรังสีแกมม่าจำนวนมากก็มีสสารมืดจำนวนมาก” Gruen กล่าว
หากสสารมืดกำลังเปล่งรังสีแกมม่าออกมามันจะตรวจจับสิ่งที่ตรวจจับได้และสิ่งที่มันทำขึ้นมา อย่างไรก็ตามยังมีความเป็นไปได้ที่พื้นหลังของรังสีแกมม่าที่จาง ๆ บนแผนที่ Fermi ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับสสารมืด Gruen กล่าว แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่นักวิจัยเคยกำจัดแหล่งกำเนิดรังสีแกมม่า (เช่นหลุมดำ) นั้นขึ้นอยู่กับสมมติฐานบางประการเกี่ยวกับคุณสมบัติของวัตถุเหล่านั้นหากสมมติฐานเหล่านั้นผิดหลุมดำที่อยู่ห่างไกลอาจจะต้องรับผิดชอบ พื้นหลังของแกมม่าเรย์ลึกลับมากกว่าที่นักวิจัยคิด
“ บางทีโมเดลนั้นอาจไม่สมบูรณ์และบางทีเราอาจเรียนรู้บางอย่างเกี่ยวกับหลุมดำที่เปล่งรังสีแกมม่าเหล่านี้” Gruen กล่าว บางทีหลุมดำเหล่านี้อาศัยอยู่ในกาแลคซีขนาดใหญ่กว่าที่เราคิด
ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับทั้งรังสีแกมม่าและเลนส์ความโน้มถ่วงจะช่วยให้ทีมฝึกฝนแบบจำลองและตีความแผนที่ของจักรวาลได้ดีขึ้น นับตั้งแต่สิ้นสุดการศึกษา DES ได้รวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการกระจายตัวของเอกภพถึงหกเท่าและดาวเทียม FERMI ยังคงเป็นหนึ่งในกล้องโทรทรรศน์จำนวนมากที่ติดตามการระเบิดของรังสีแกมม่า การศึกษาติดตามผลแสดงผลลัพธ์ที่ชัดเจนยิ่งขึ้นควรติดตามในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า Gruen กล่าว
