พบสัญญาณแอนติแมตเตอร์หายไปนอกกาแล็กซี

เรื่องราวของ แอนติแมตเตอร์ หรือปฏิสสาร กำลังกลับมาได้รับความสนใจอีกครั้ง หลังทีมนักดาราศาสตร์รายงานหลักฐานที่อาจบ่งชี้ว่า อนุภาคปฏิสสารกำลังหลุดออกจากทางช้างเผือกและไปทำลายตัวเองในอวกาศระหว่างกาแล็กซี งานศึกษานี้อาจช่วยไขปริศนาสำคัญว่าเหตุใดใจกลางกาแล็กซีของเราจึงปล่อยสัญญาณพลังงานสูงมากกว่าที่แบบจำลองเดิมคาดการณ์ไว้

หัวใจของงานวิจัยครั้งนี้คือการค้นหาสัญญาณรังสีแกมมาที่เกิดจากการชนกันระหว่างโพซิตรอนกับอิเล็กตรอน โพซิตรอนเป็นปฏิสสารของอิเล็กตรอน มีมวลเท่ากัน แต่มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก เมื่ออนุภาคทั้งสองพบกัน พวกมันจะทำลายล้างซึ่งกันและกัน หรือที่เรียกว่าแอนนิฮิเลชัน และเปลี่ยนมวลให้กลายเป็นพลังงานในรูปของโฟตอนรังสีแกมมา

พบสัญญาณแอนติแมตเตอร์หายไปนอกกาแล็กซี

นักวิจัยใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ INTEGRAL ขององค์การอวกาศยุโรป หรือ ESA เพื่อสร้างแผนที่การแผ่รังสีที่ระดับพลังงาน 511 กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ หรือ keV ระดับพลังงานนี้ถือเป็นลายเซ็นสำคัญของการทำลายล้างระหว่างโพซิตรอนและอิเล็กตรอน การตรวจพบสัญญาณดังกล่าวจึงช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ติดตามตำแหน่งและพฤติกรรมของปฏิสสารในอวกาศได้

ผลจากแผนที่แสดงให้เห็นว่าสัญญาณส่วนใหญ่ดูเหมือนมาจากบริเวณใจกลางทางช้างเผือก อย่างไรก็ตาม ปริมาณโพซิตรอนที่เกี่ยวข้องกลับมีจำนวนมากกว่าที่แหล่งกำเนิดซึ่งเป็นที่รู้จักจะผลิตได้ ไม่ว่าจะเป็นหลุมดำ ดาวนิวตรอน หรือวัตถุท้องฟ้าที่มีพลังงานสูงชนิดอื่น ๆ ความไม่สอดคล้องนี้ทำให้นักดาราศาสตร์ตั้งคำถามว่า ยังมีโพซิตรอนจำนวนหนึ่งที่ไม่เคยถูกนับรวมในข้อมูลหรือไม่

นักดาราศาสตร์อธิบายปริศนาปฏิสสารอย่างไร

คำอธิบายใหม่เสนอว่า โพซิตรอนอาจถูกสร้างขึ้นภายในทางช้างเผือก จากนั้นจึงเดินทางออกไปยังบริเวณรอบนอกของกาแล็กซีและหลุดเข้าสู่อวกาศระหว่างกาแล็กซี เมื่อพวกมันไปพบกับอิเล็กตรอนในพื้นที่ดังกล่าว ทั้งสองอนุภาคจะทำลายล้างกันและปล่อยรังสีแกมมาออกมา กระบวนการนี้อาจเกิดขึ้นไกลจากบริเวณที่โพซิตรอนถูกสร้างขึ้นมาก

แนวคิดดังกล่าวช่วยอธิบายสาเหตุที่นักวิทยาศาสตร์ประเมินจำนวนปฏิสสารในทางช้างเผือกต่ำเกินไป โดยปกติแล้วนักดาราศาสตร์จะประมาณจำนวนโพซิตรอนจากตำแหน่งที่พบสัญญาณการทำลายล้าง หากโพซิตรอนบางส่วนเดินทางออกจากกาแล็กซีก่อนที่จะเกิดการชน พวกมันก็จะไม่ปรากฏอยู่ในภาพรวมของการทำลายล้างภายในทางช้างเผือก การหายไปของข้อมูลส่วนนี้จึงทำให้ตัวเลขที่คำนวณได้ต่ำกว่าความเป็นจริง

พบสัญญาณแอนติแมตเตอร์หายไปนอกกาแล็กซี จึงไม่ใช่เพียงหัวข้อข่าวที่น่าตื่นเต้น แต่ยังเป็นเบาะแสเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคพลังงานสูงในระดับกาแล็กซีด้วย หากสมมติฐานนี้ถูกต้อง ทางช้างเผือกอาจผลิตโพซิตรอนในปริมาณมากกว่าที่เคยคาดไว้ และบางส่วนอาจถูกลมกาแล็กซีหรือสนามแม่เหล็กพัดพาออกไปสู่ความมืดของอวกาศ

รังสี 511 keV บอกอะไรเกี่ยวกับทางช้างเผือก

รังสีแกมมาระดับ 511 keV มีความสำคัญเพราะเป็นสัญญาณที่ค่อนข้างเฉพาะเจาะจงของการทำลายล้างระหว่างสสารกับปฏิสสาร นักวิจัยสามารถวิเคราะห์ความเข้ม ตำแหน่ง และรูปแบบการกระจายของสัญญาณ เพื่อศึกษาว่าโพซิตรอนเดินทางไปไกลเพียงใด รวมถึงค้นหาว่ามันถูกสร้างขึ้นจากแหล่งกำเนิดประเภทใด

แม้หลุมดำและดาวนิวตรอนจะเป็นแหล่งพลังงานที่สามารถสร้างอนุภาคปฏิสสารได้ แต่แหล่งเหล่านี้อาจไม่เพียงพอที่จะอธิบายสัญญาณทั้งหมด นักวิทยาศาสตร์จึงต้องพิจารณากระบวนการอื่นเพิ่มเติม เช่น การสลายตัวของอนุภาคกัมมันตรังสี การระเบิดของดาวฤกษ์ สนามแม่เหล็กที่รุนแรง หรือการชนกันของรังสีคอสมิกกับสสารระหว่างดาว

• โพซิตรอน คือปฏิสสารของอิเล็กตรอน และมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก
• การทำลายล้าง เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคสสารและปฏิสสารพบกัน
• รังสีแกมมา 511 keV เป็นสัญญาณสำคัญที่ใช้ติดตามการทำลายล้าง
• อวกาศระหว่างกาแล็กซี อาจเป็นบริเวณที่โพซิตรอนจำนวนหนึ่งไปสิ้นสุดการเดินทาง

อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษานี้ยังเป็นข้อเสนอที่ต้องได้รับการตรวจสอบเพิ่มเติม สัญญาณที่ตรวจพบมีความจางและอาจได้รับผลกระทบจากแหล่งกำเนิดรังสีอื่น การแยกสัญญาณจริงออกจากสัญญาณรบกวนจึงเป็นเรื่องท้าทาย โดยเฉพาะเมื่อการสังเกตเกิดขึ้นในบริเวณที่เต็มไปด้วยวัตถุท้องฟ้าและอนุภาคพลังงานสูง

อนาคตของการค้นหาปฏิสสารในอวกาศ

นักดาราศาสตร์คาดหวังว่ากล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมารุ่นใหม่จะช่วยตอบคำถามนี้ได้ชัดเจนขึ้น หนึ่งในภารกิจที่น่าจับตาคือ Compton Spectrometer and Imager ของ NASA ซึ่งมีกำหนดปล่อยขึ้นสู่อวกาศในปี 2027 เครื่องมือนี้จะมีความสามารถในการตรวจวัดรังสีแกมมาและแยกแยะรายละเอียดของสัญญาณได้ดีกว่าเดิม

ข้อมูลจากภารกิจใหม่อาจช่วยระบุตำแหน่งที่โพซิตรอนถูกสร้างขึ้น ตรวจสอบทิศทางการเคลื่อนที่ และวัดว่ามีอนุภาคจำนวนเท่าใดที่หลุดออกจากทางช้างเผือก หากผลการสังเกตในอนาคตยืนยันแนวคิดนี้ นักวิทยาศาสตร์จะเข้าใจสมดุลระหว่างสสารและปฏิสสารในกาแล็กซีได้ดีขึ้น รวมถึงเข้าใจบทบาทของสนามแม่เหล็ก ลมกาแล็กซี และเหตุการณ์พลังงานสูงที่มีต่อวิวัฒนาการของทางช้างเผือก

การค้นพบนี้ยังเชื่อมโยงกับคำถามใหญ่ของจักรวาลว่า เหตุใดเอกภพในปัจจุบันจึงประกอบด้วยสสารมากกว่าปฏิสสารอย่างชัดเจน แม้ทฤษฎีพื้นฐานจะเปิดโอกาสให้ทั้งสองอย่างเกิดขึ้นในปริมาณใกล้เคียงกัน การติดตามปฏิสสารที่หลบหนีออกจากกาแล็กซีอาจไม่ได้ตอบปัญหานี้โดยตรง แต่จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เห็นภาพการกระจายตัวและอายุขัยของปฏิสสารในธรรมชาติได้ละเอียดขึ้น

โดยส่วนตัวแล้ว นี่เป็นตัวอย่างที่น่าสนใจว่าการมองเห็นสัญญาณจาง ๆ จากอวกาศสามารถเปลี่ยนความเข้าใจเกี่ยวกับกาแล็กซีทั้งแห่งได้ แม้ยังต้องรอข้อมูลใหม่มายืนยัน แต่แนวคิดเรื่องปฏิสสารที่เดินทางออกจากทางช้างเผือกก็เปิดมุมมองที่น่าตื่นเต้นต่อจักรวาล ติดตามภารกิจอวกาศรุ่นใหม่ไว้ เพราะคำตอบเกี่ยวกับชะตากรรมของปฏิสสารอาจอยู่ไกลออกไปนอกบ้านของเรา

ที่มา – Astronomers Spot Possible Signs of Antimatter Disappearing Beyond Our Galaxy