เส้นใยสสารปกติที่หายไปในเอกภพใกล้บ้าน
นักดาราศาสตร์ได้พบเส้นใยก๊าซร้อนมหีมาเส้นหนี่งที่เชื่อมกระจุกกาแลคซีสี่แห่งเข้าด้วยกัน ด้วยมวลที่สูงถึงสิบเท่าทางช้างเผือก ใยนี้อาจจะมีสสารที่หายไปของเอกภพบางส่วนอยู่ ช่วยตอบคำถามที่มีมานาน
นักดาราศาสตร์ใช้ดาวเทียม XMM-Newton ขององค์กรอวกาศยุโรป(ESA) และกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ซูซากุขององค์กรการสำรวจและการบินอวกาศญี่ปุ่น(JAXA) เพื่อทำการค้นพบ ซึ่งเผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics
สสารเกือบทั้งหมดในเอกภพเป็นกลุ่มมืดที่เราจำแนกไม่ได้ มีเพียง 15% ที่เป็นสสารที่อยู่ในแบบที่เราคุ้นเคยมากกว่า อย่าง โปรตอน, นิวตรอน และอิเลคตรอน ซึ่งเรียกว่า สสารปกติ(normal matter/baryonic matter) เราทราบพอคร่าวๆ ว่ามีสสารปกติอยู่แค่ไหนในเอกภพยุคต้นไม่นานหลังจากบิ๊กแบง ต้องขอบคุณไมโครเวฟพื้นหลังเอกภพ(cosmic microwave background) ซึ่งเป็นซากแสงที่มีทั่วอวกาศ
ปัญหาใหญ่ก็คือเมื่อเราเปรียบเทียบว่าปริมาณของสสารปกติที่พบในเอกภพยุคต้น กับในยุคปัจจุบัน ดาวฤกษ์, ดาวเคราะห์, หลุมดำ, กาแลคซี, ฝุ่น, ก๊าซและทุกๆ สิ่งที่เรามองเห็นได้นั้นมีอยู่เพียงครึ่งเดียวของที่คาดว่าน่าจะพบ สสารไม่สามารถทำลายได้แล้วมันหายไปไหน
สสารและพลังงานในเอกภพ
คำอธิบายที่ดีที่สุดก็คือ มันอยู่ในห้วงอวกาศระหว่างกาแลคซี มีสสารจำนวนมากที่กระจายอยู่อย่างเบาบางซึ่งเราไม่สามารถมองเห็นได้โดยตรง แบบจำลองบอกว่า สสารที่หาไม่เจอนี้อาจปรากฏอยู่ในเส้นสายก๊าซยาว หรือเส้นใย(filaments) ที่เชื่อมโยงก้อนมวลที่หนาแน่นที่สุดในอวกาศ
ในขณะที่เราเคยเห็นเส้นใยมาก่อน แต่ก็เป็นเรื่องยุ่งยากที่จะระบุคุณสมบัติของพวกมัน เนื่องจากโดยปกติจะสลัวทำให้ยากที่จะแยกแสงออกจากแสงจากกาแลคซี, หลุมดำ และวัตถุอื่นที่อยู่ใกล้เคียง แต่ขณะนี้งานวิจัยใหม่เป็นงานแรกที่ทำอย่างนั้นได้ ได้พบและแจกแจงคุณลักษณะเส้นใยก๊าซร้อนโดดๆ แห่งหนึ่งที่พาดระหว่างกระจุกกาแลคซี 4 แห่งในเอกภพใกล้บ้าน
ผลสรุปของเราสอดคล้องอย่างยิ่งกับสิ่งที่เราเจอในแบบจำลองอวกาศ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน Konstantinos Migkas นักวิจัยนำที่หอสังเกตการณ์ไลเดน ในเนเธอร์แลนด์ส กล่าว ดูเหมือนว่าแบบจำลองเสมือนจริงจะพูดถูกทุกอย่าง ด้วยความร้อน 10 ล้านองศา เส้นใยมีมวลราว 10 เท่ามวลทางช้างเผือก และเชื่อมโยงกระจุกสี่แห่ง ไว้ โดยสองแห่ง 3528S/N อยู่ที่ปลายหนึ่ง และอีกสองแห่งที่เหลือ A3530/32 อยู่ที่ปลายอีกด้านหนึ่ง เส้นใยพาดไป 23 ล้านปีแสง เทียบเท่ากับเอาทางช้างเผือกมาเรียงต่อกัน 230 แห่ง
ซึ่งทั้งหมดเป็นส่วนหนึ่งของซุปเปอร์กระจุกชาปลีย์(Shapley supercluster) ซึ่งเป็นกลุ่มของกาแลคซีมากกว่า 8 พันแห่งที่รวมตัวเป็นหนึ่งในโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในเอกภพใกล้บ้าน Migkas และเพื่อนร่วมงานแจกแจงคุณลักษณะของเส้นใยนี้โดยการรวมการสำรวจรังสีเอกซ์จาก XMM-Newton และซูซากุ และหาข้อมูลช่วงแสงตาเห็นจากกล้องอื่นอีกหลายตัว
การสำรวจร่วมของดาวเทียมซูซากุและ XMM-Newton จำแนกและขจัดแหล่งรังสีเอกซ์แปลกปลอมเหล่านี้ได้ ดังนั้นเราจึงทราบว่าเรากำลังได้เห็นก๊าซร้อนในเส้นใยที่เชื่อมกระจุกกาแลคซีทั้งสี่
กล้องรังสีเอกซ์ทั้งสองเป็นคู่หูในอุดมคติ โดยซูซากุทำแผนที่เส้นใยที่เรืองรังสีเอกซ์สลัวๆ บนพื้นผิวกว้างในอวกาศ ส่วน XMM-Newton ระบุแหล่งรังสีเอกซ์แปลกปลอมอื่นอย่างหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black holes) ที่อยู่ในแนวเส้นใย
ต้องขอบคุณ XMM-Newton เราจึงจำแนกและขจัดแหล่งรังสีเอกซ์แปลกปลอมเหล่านี้ได้ ดังนั้นเราจึงทราบว่าเรากำลังได้เห็นก๊าซในเส้นใย และไม่ใช่อย่างอื่น Florian Pacaud ผู้เขียนร่วมที่มหาวิทยาลัยบอนน์ เจอรมนี กล่าว ความพยายามของเราประสบความสำเร็จและเผยว่าเส้นใยนี้เหมือนกับที่เราคาดไว้จากแบบจำลองเสมือนจริงเอกภพในโครงสร้างใหญ่จริงๆ
นอกจากจะเผยให้เห็นเส้นใยสสารขนาดมหึมาที่เคยมองไม่เห็นมาก่อน วิ่งในอวกาศใกล้บ้านแล้ว การค้นพบยังแสดงว่าโครงสร้างที่หนาแน่นที่สุดและสุดขั้วที่สุดอย่าง กระจุกกาแลคซี เชื่อมโยงกันในระยะทางที่ไกลมากได้อย่างไร มันยังเปิดหน้าต่างสู่ธรรมชาติพื้นฐานของเส้นใยเอกภพ(cosmic web) ซึ่งเป็นเส้นใยที่ถักทอพาดไขว้กันขนาดมโหฬารเชื่อมโยงกาแลคซีและทำหน้าที่เหมือนเป็นซุปเปอร์ไฮเวย์ที่จะดึงกาแลคซีและสสารเข้ามา เป็นโครงสร้างของทุกสิ่งที่เรามองเห็นรอบๆ ตัว
งานวิจัยนี้เป็นตัวอย่างที่ดีเยี่ยมของความร่วมมือระหว่างกล้องโทรทรรศน์ด้วยกัน และสร้างบรรทัดฐานใหม่ว่าจะจับแสงที่มาจากเส้นใยสลัวในใยเอกภพได้อย่างไร Norbert Schartel นักวิทยาศาสตร์โครงการ XMM-Newton ที่อีซา กล่าวเสริม ที่ยิ่งสามัญกว่าก็คือ มันตอกย้ำว่าแบบจำลองเอกภพมาตรฐานถูกต้อง และแก้ปัญหาให้กับแบบจำลองซึ่งดูเหมือนว่าสสาร(ปกติ) ที่หายไปอาจจะอยู่ในเส้นใยที่มองเห็นได้ยากพาดทั่วเอกภพนั้นเป็นจริง
สสารปกติจำนวนมากในรูปของก๊าซ ซ่อนอยู่ในเส้นใยเอกภพที่เป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ที่สุดในเอกภพ ดังแบบจำลองเสมือนจริงเอกภพนี้
การปะติดปะต่อภาพเส้นใยเอกภพที่เที่ยงตรงเป็นงานของปฏิบัติการยูคลิด(Euclid) ของอีซา ซึ่งส่งออกเมื่อปี 2023 ยูคลิดกำลังสำรวจโตรงสร้างและความเป็นมาของเส้นใยเหล่านี้ ปฏิบัติการยังขุดลึกสู่ธรรมชาติของสสารมืดและพลังงานมืด ซึ่งต่างก็ไม่เคยถูกศึกษามาก่อนแม้ว่าจะเป็นองค์ประกอบราวถึง 95% ในเอกภพ และกับทำงานกับนักสืบเอกภพมืดอื่นๆ เพื่อไขปริศนาข้อใหญ่ที่สุดและมีมานานที่สุด
สสารเกือบทั้งหมดในเอกภพเป็นกลุ่มมืดที่เราจำแนกไม่ได้ มีเพียง 15% ที่เป็นสสารที่อยู่ในแบบที่เราคุ้นเคยมากกว่า อย่าง โปรตอน, นิวตรอน และอิเลคตรอน ซึ่งเรียกว่า สสารปกติ(normal matter/baryonic matter) เราทราบพอคร่าวๆ ว่ามีสสารปกติอยู่แค่ไหนในเอกภพยุคต้นไม่นานหลังจากบิ๊กแบง ต้องขอบคุณไมโครเวฟพื้นหลังเอกภพ(cosmic microwave background) ซึ่งเป็นซากแสงที่มีทั่วอวกาศ
ปัญหาใหญ่ก็คือเมื่อเราเปรียบเทียบว่าปริมาณของสสารปกติที่พบในเอกภพยุคต้น กับในยุคปัจจุบัน ดาวฤกษ์, ดาวเคราะห์, หลุมดำ, กาแลคซี, ฝุ่น, ก๊าซและทุกๆ สิ่งที่เรามองเห็นได้นั้นมีอยู่เพียงครึ่งเดียวของที่คาดว่าน่าจะพบ สสารไม่สามารถทำลายได้แล้วมันหายไปไหน คำอธิบายที่ดีที่สุดก็คือ มันอยู่ในห้วงอวกาศระหว่างกาแลคซี มีสสารจำนวนมากที่กระจายอยู่อย่างเบาบางซึ่งเราไม่สามารถมองเห็นได้โดยตรง
แหล่งข่าว phys.org – “the model were right”: astronomers find “missing” matter linking four galaxy clusters
sciencealert.com – astronomers uncover a massive shaft of missing matter
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
