แสงในหลอดแก้วอาจช่วยเผยให้เห็นว่าอนุภาคลึกลับมีพฤติกรรมอย่างไร แสงสลัวที่เล็ดลอดออกมาจากไฟชำระระหว่างกาแลคซี่สามารถส่องสว่างองค์ประกอบที่มืดที่สุดของจักรวาลได้
สสารมืดเป็นอนุภาคที่ไม่ปรากฏชื่อซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงแต่จะหลีกเลี่ยงสสารปกติ แฝงตัวอยู่ทั่วกระจุกดาราจักร เนื่องจากสารที่เข้าใจยากไม่ปล่อยแสง เป็นการยากที่จะระบุว่ามีการกระจายอย่างไร แม้ว่ามันจะประกอบด้วยมวลส่วนใหญ่ของกระจุกดาว นักวิจัยแนะนำวันที่ 30 กรกฎาคมที่ arXiv.org แต่แสงที่อ่อนบางซึ่งเรียกว่าแสงในกระจุกดาวสามารถเปิดเผยที่อยู่ของสสารมืด ได้ ตัวกลางสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์จัดการกับสสารมืดได้ดียิ่งขึ้นและพฤติกรรมของสสารมืดนั้นเป็นอย่างไร
กระจุกดาราจักรเติบโตโดยการกลืนกาแล็กซีเพิ่มเติม
เมื่อดาราจักรหลอมรวมเข้าด้วยกัน พวกมันสามารถถูกแยกออกจากกันและดาวของพวกมันก็กระจัดกระจาย มันคือดวงดาวที่สร้างแสงในกระจุกดาว และที่ใดมีแสงในกระจ่าง ที่นั่นก็มีสสารมืด ทีมค้นพบ Mireia Montes ผู้ร่วมวิจัยด้านการศึกษา นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยนิวเซาธ์เวลส์ในซิดนีย์กล่าวว่า “รูปร่างของแสงที่กระจัดกระจายนี้ลากเส้นรูปร่างของมวลรวมของกระจุกดาวได้อย่างสวยงาม เมื่อถูกดึงออกจากกาแลคซีของพวกมันแล้ว ดวงดาวจะถูกดึงด้วยแรงโน้มถ่วงของสสารมืด และด้วยเหตุนี้จึงไปรวมตัวอยู่ที่บริเวณเดียวกันกับที่มันอาศัยอยู่
โดยปกติ นักวิทยาศาสตร์ใช้เอฟเฟกต์ที่เรียกว่าเลนส์โน้มถ่วงเพื่อทำแผนที่สสารมืด ( SN: 10/17/15, p. 24 ) มวลของกระจุกดาราจักรทำหน้าที่เหมือนเลนส์ที่หักเหแสงจากวัตถุที่อยู่ไกลออกไป นักวิทยาศาสตร์สามารถเห็นการกระจายมวลของสสารมืดภายในกระจุกโดยการวัดความโค้งงอนั้น อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Stacy Kim จาก Ohio State University กล่าวว่า “นี่เป็นการวัดที่ยากอย่างไม่น่าเชื่อ” ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าว คิมกล่าวในการวัดแสงในกระจุกดาวได้ง่ายขึ้น แต่การหยอกล้อแสงสลัวยังคงเป็นเรื่องที่ท้าทาย ซึ่งต้องใช้การสังเกตการณ์เป็นเวลานานด้วยกล้องโทรทรรศน์อันทรงพลัง
นักวิทยาศาสตร์บางครั้งใช้พร็อกซีอื่นสำหรับสสารมืด: รังสีเอกซ์ที่ปล่อยออกมาจากก๊าซร้อนภายในกระจุก แต่ถ้ากระจุกดาราจักรเพิ่งรวมเข้ากับอีกกลุ่มหนึ่ง การชนกันระหว่างเมฆก๊าซหมายความว่ารังสีเอกซ์จะเคลื่อนออกจากสสารมืด ดังนั้นแผนที่ของสสารที่ทำโดยใช้รังสีเอกซ์จึงอาจเบ้ ดาวฤกษ์ที่ผลิตแสงในกระจุกดาวไม่ได้มีปัญหานั้น เพราะดาวเหล่านี้ไม่ได้ถูกกระแทกให้หลุดจากการควบรวมของกระจุกดาวแบบเดียวกับที่เมฆก๊าซชนกัน
ในการศึกษากระจุกดาราจักร 6 กระจุก
แต่ละกลุ่มสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA นักวิจัยพบว่าการกระจายของแสงในกระจุกดาราจักรเข้ากันได้ดีกับการกระจายมวลสสารมืดตามที่กำหนดโดยเลนส์โน้มถ่วง การแจกแจงด้วยรังสีเอกซ์ไม่ตรงกัน เนื่องจากคลัสเตอร์ทั้ง 6 คลัสเตอร์ได้รับการรีดด้วยการสแมชอัปล่าสุดกับคลัสเตอร์อื่น ทีมงานหวังว่าจะศึกษากระจุกดาวเพิ่มเติมเพื่อดูว่าการจับคู่ระหว่างสสารมืดกับแสงในกระจุกดาวตรงกันหรือไม่
โดยการวัดแสงในหลอดแก้ว นักวิทยาศาสตร์สามารถ “อาจเรียนรู้บางอย่างเกี่ยวกับธรรมชาติของสสารมืด” James Bullock นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เออร์ไวน์ ผู้ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าว
หากการกระจายของสสารมืดในกระจุกดาราจักรไม่สอดคล้องกับการทำนายตามทฤษฎีมาตรฐาน ก็อาจเปิดเผยคุณสมบัติใหม่ของอนุภาคที่ไม่สามารถระบุได้ ตัวอย่างเช่น สสารมืดอาจมีปฏิสัมพันธ์กับตัวเอง ( SN: 7/7/18, p. 9 ) ดังนั้นการมีวิธีใหม่ในการติดตามสสารมืดจึงเป็นเรื่องที่ดี Bullock กล่าว “นี่มีแนวโน้มอย่างแน่นอน”
การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์แบบใหม่ที่ซับซ้อนของดารารุ่นเยาว์เหล่านี้ให้ค่าประมาณที่แม่นยำยิ่งขึ้นว่าเมื่อใดที่พวกมันก่อตัวและมวลของพวกมัน การระบุลักษณะของดาวฤกษ์ดวงแรกเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง Volker Bromm จาก Harvard-Smithsonian กล่าว เนื่องจากไม่เพียงแต่ทำให้จักรวาลสว่างขึ้นเท่านั้น แต่ยังมีอิทธิพลอย่างลึกซึ้งต่อการกำเนิดและวิวัฒนาการของกาแลคซี่ด้วย
เขาตั้งข้อสังเกตว่าเมื่อสิบหรือ 15 ปีที่แล้ว นักจักรวาลวิทยาส่วนใหญ่สันนิษฐานว่ากาแล็กซีก่อตัวขึ้นแบบค้าส่ง ในช่วงเวลาที่จำกัด และพวกเขาทุ่มเทการวิจัยส่วนใหญ่เพื่อระบุยุคนั้น นักดาราศาสตร์ยอมรับว่าการก่อตัวดาราจักรเป็นกระบวนการที่ต่อเนื่อง โดยดาราจักรขนาดเล็กจะก่อตัวขึ้นก่อนแล้วค่อยรวมตัวกันเพื่อสร้างกาแลคซี่ที่มีมวลมากขึ้น “แต่มีกลุ่มดาวฤกษ์กลุ่มแรกๆ อยู่ และพวกมันคือจุดเริ่มต้นของห่วงโซ่นี้” ของการก่อตัวดาราจักร บรอมม์กล่าว “ดาวเหล่านี้ตั้งเวทีสำหรับทุกอย่างที่เกิดขึ้นหลังจากนั้น”
เขาเสริมว่าการเปิดเผยธรรมชาติของดาวฤกษ์ดวงแรกจะช่วยไขปริศนาพื้นฐานของจักรวาลวิทยา: เอกภพที่มืดมิดเกือบสมบูรณ์แบบกลายเป็นก้อนและเกลื่อนไปด้วยดวงดาวได้อย่างไร แม้ว่าดาวฤกษ์ดวงแรกจะมีชีวิตอยู่และตายไปเมื่อหลายพันล้านปีก่อน แต่การหายตัวไปจากการระเบิดของพวกมันอาจทิ้งการ์ดโทรศัพท์ไว้ซึ่งกล้องโทรทรรศน์บนโลกสามารถตรวจจับได้ เขากล่าวเสริม
