แกนีมีด – เครื่องตรวจจับสสารมืดตามธรรมชาติ?

แกนีมีด ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดี อาจเป็นตัวตรวจจับตามธรรมชาติที่จะช่วยให้มนุษย์ค้นพบร่องรอยแรกของสสารมืดปริมาณมากในจักรวาล

แกนีมีด ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดีและใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ อาจทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจจับสสารมืดขนาดยักษ์ นักฟิสิกส์เชื่อว่าอนุภาคสสารมืดขนาดใหญ่ หากมีอยู่จริง อาจก่อให้เกิดหลุมอุกกาบาตที่ผิดปกติบนพื้นผิวน้ำแข็งของแกนีมีด

ภาพถ่ายดวงจันทร์แกนีมีดจากยานอวกาศจูโนของนาซา (ที่มา: นาซา)

โดยทั่วไป นักวิทยาศาสตร์ ค้นหาอนุภาคสสารมืดในรูปของอนุภาคที่มีน้ำหนักเบามากและมีปฏิสัมพันธ์กับสสารธรรมดาอย่างอ่อนมาก อย่างไรก็ตาม สมมติฐานอีกอย่างหนึ่งเสนอว่า สสารมืดอาจมีอยู่จริงในรูปของอนุภาคขนาดใหญ่มาก ตั้งแต่ขนาดเท่าลูกบาสเก็ตบอลไปจนถึงดาวเคราะห์น้อย แต่มีจำนวนน้อยมากและตรวจจับได้ยาก

เนื่องจากอนุภาคสสารมืดขนาดใหญ่หายากมาก การตรวจจับอนุภาคเหล่านี้จึงต้องใช้เครื่องตรวจจับขนาดมหึมา เช่น ดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์ แกนีมีด ด้วยพื้นผิวน้ำแข็งโบราณและค่อนข้างไม่เปลี่ยนแปลง จึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมอย่างยิ่งในการเก็บรักษาร่องรอยของการชนกันที่หายากเหล่านี้

ภารกิจสำรวจอวกาศในอนาคตอาจช่วยตรวจจับหลุมอุกกาบาตที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งเกิดจากสสารมืด หากค้นพบได้ นี่จะเป็นหลักฐานสำคัญสำหรับการมีอยู่ของสสารมืดชนิดใหม่ และจะเปิดเส้นทางการวิจัยใหม่ๆ ในสาขาฟิสิกส์ดาราศาสตร์อย่างสิ้นเชิง

หลุมอุกกาบาตที่มีลักษณะเฉพาะบนดวงจันทร์แกนีมีด (ที่มา: NASA)

สสารมืดเป็นสสารรูปแบบหนึ่งที่ไม่ปล่อยแสงหรือรังสีชนิดอื่นใดที่สามารถตรวจจับได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ แม้ว่าจะไม่สามารถมองเห็นได้โดยตรง แต่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามันมีอยู่จริงเนื่องจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อกาแล็กซีและวัตถุต่างๆ ในจักรวาล

กาแล็กซีหมุนเร็วกว่าที่มวลที่มองเห็นได้จะอธิบายได้ นี่แสดงให้เห็นว่ามีสสาร "ซ่อนเร้น" จำนวนมากที่ยึดเหนี่ยวกาแล็กซีเหล่านั้นไว้ด้วยกันด้วยแรงโน้มถ่วง สสารมืดคิดเป็นประมาณ 85% ของมวลทั้งหมดในจักรวาล แต่เราเข้าใจมันเพียงแค่ส่วนน้อยเท่านั้น

สสารมืดมีความสำคัญอย่างยิ่งในจักรวาล ไม่ใช่เพราะเราเข้าใจมันดี แต่เพราะมันเป็นตัวกำหนดการทำงานของจักรวาล

หากเราพิจารณาจากมวลของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ที่เรามองเห็นเพียงอย่างเดียว กาแล็กซีก็จะแตกสลายไปขณะหมุน แต่ในความเป็นจริง กาแล็กซีเหล่านั้นยังคงทรงตัวอยู่ ซึ่งบ่งชี้ว่ามีแรงโน้มถ่วงเพิ่มเติมจากสสารมืดที่ยึดเหนี่ยวพวกมันไว้ด้วยกัน

หลังจากการระเบิดครั้งใหญ่ (บิ๊กแบง) ไม่นาน สสารมืดได้ช่วยก่อตัวเป็นกระจุกกาแล็กซี กาแล็กซี และโครงสร้างขนาดใหญ่อื่นๆ หากปราศจากสสารมืด จักรวาลก็คงไม่เป็นอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน – มันอาจเป็นเพียงแค่กลุ่มก๊าซบางๆ เท่านั้น

พื้นผิวสีดำของดวงจันทร์แกนีมีด – แหล่งสะสมร่องรอยการชนของอุกกาบาต (ที่มา: นาซา)

เนื่องจากสสารมืดไม่ทำปฏิกิริยากับแสง แต่กลับมีอิทธิพลแรงโน้มถ่วงอย่างมาก มันจึงอาจช่วยเราทดสอบและขยายทฤษฎีฟิสิกส์ที่มีอยู่ เช่น ทฤษฎีสัมพัทธภาพ หรือแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค การค้นพบ สสารมืดอาจนำไปสู่การค้นพบอนุภาคพื้นฐานใหม่ หรือแม้กระทั่งมิติอื่น ๆ มันเป็นประตูสู่การขยายความเข้าใจของเราเกี่ยวกับธรรมชาติของจักรวาล

ภารกิจต่างๆ เช่น ยานสำรวจแกนีมีดของนาซา กำลังค้นหาร่องรอยของสสารมืดมวลมหาศาล ซึ่งเป็นอนุภาคที่อาจก่อให้เกิดหลุมอุกกาบาตที่โดดเด่นบนพื้นผิวน้ำแข็งของดวงจันทร์ดวงนี้ หากค้นพบได้ จะเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในวงการดาราศาสตร์

มินห์ โฮอัน

ที่มา: https://vtcnews.vn/ganymede-thiet-bi-do-vat-chat-toi-tu-nhien-ar960424.html