แกนีมีด – เครื่องตรวจจับมวลสารมืดตามธรรมชาติ?

ดวงจันทร์แกนีมีด ซึ่งเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัส อาจเป็นยานสำรวจธรรมชาติที่จะช่วยให้มนุษย์ตรวจจับร่องรอยของมวลสารมืดจำนวนมากในจักรวาลได้เป็นครั้งแรก

แกนีมีด ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดีและเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ อาจทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจจับสสารมืดขนาดยักษ์ นักฟิสิกส์เชื่อว่าอนุภาคสสารมืดขนาดใหญ่ หากมีอยู่จริง อาจก่อให้เกิดหลุมอุกกาบาตที่มีลักษณะเฉพาะบนพื้นผิวน้ำแข็งของแกนีมีดได้

มุมมองของแกนีมีดจากยานอวกาศจูโนของ NASA (ที่มา: NASA)

โดยทั่วไปแล้ว นักวิทยาศาสตร์ มักมองหาสสารมืดในรูปของอนุภาคน้ำหนักเบามากซึ่งมีปฏิกิริยากับสสารปกติอย่างอ่อนมาก อย่างไรก็ตาม มีอีกทฤษฎีหนึ่งที่ชี้ให้เห็นว่าสสารมืดอาจมีอยู่ในรูปแบบของอนุภาคขนาดใหญ่มาก ตั้งแต่ขนาดเท่าลูกบาสเก็ตบอลไปจนถึงดาวเคราะห์น้อย ซึ่งหาได้ยากยิ่งและตรวจจับได้ยาก

เนื่องจากอนุภาคสสารมืดขนาดใหญ่นั้นหายาก การตรวจจับอนุภาคเหล่านี้จึงจำเป็นต้องใช้เครื่องตรวจจับที่มีขนาดเท่ากับดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์ยักษ์ แกนีมีดซึ่งมีพื้นผิวน้ำแข็งเก่าแก่และแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ จึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเก็บรักษาร่องรอยของการชนกันที่หายากเหล่านี้

ภารกิจอวกาศในอนาคตอาจสามารถตรวจจับหลุมอุกกาบาตอันเป็นเอกลักษณ์ที่เกิดจากสสารมืดได้ หากค้นพบ นี่จะเป็นหลักฐานสำคัญที่บ่งชี้ถึงการมีอยู่ของสสารมืดชนิดใหม่ และเปิดทิศทางการวิจัยใหม่ๆ ในด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์

หลุมอุกกาบาตอันโดดเด่นบนดาวแกนีมีด (ที่มา: NASA)

สสารมืด (Dark matter) คือสสารรูปแบบหนึ่งที่ไม่เปล่งแสงหรือรังสีใดๆ ออกมา ซึ่งเราสามารถตรวจจับได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ แม้ว่าจะมองไม่เห็นโดยตรง แต่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสสารมืดมีอยู่จริงเนื่องจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อกาแล็กซีและวัตถุต่างๆ ในจักรวาล

กาแล็กซีหมุนเร็วกว่าที่มวลที่มองเห็นได้จะอธิบายได้ นี่แสดงให้เห็นว่ามีมวลสาร “ซ่อนเร้น” จำนวนมากที่ยึดกาแล็กซีไว้ด้วยแรงโน้มถ่วง สสารมืดมีสัดส่วนประมาณ 85% ของมวลทั้งหมดของจักรวาล แต่เราเข้าใจได้เพียงส่วนเล็กน้อยเท่านั้น

สสารมืดมีความสำคัญอย่างยิ่งในจักรวาล ไม่ใช่เพราะเราเข้าใจมัน แต่เพราะมันควบคุมการทำงานของจักรวาล

จากมวลของดวงดาวและดาวเคราะห์ที่เราเห็น กาแล็กซีน่าจะยุบตัวลงขณะที่มันหมุน แต่จริงๆ แล้วพวกมันมีความเสถียร ซึ่งบ่งชี้ว่ามีแรงดึงดูดเพิ่มเติมจากสสารมืดที่ยึดพวกมันไว้ด้วยกัน

หลังจากบิ๊กแบงไม่นาน สสารมืดก็ช่วยก่อตัวเป็นกระจุกกาแล็กซี กาแล็กซี และโครงสร้างขนาดใหญ่อื่นๆ หากปราศจากสสารมืด จักรวาลคงไม่เป็นเช่นทุกวันนี้ เป็นเพียงกลุ่มก๊าซบางๆ เท่านั้น

พื้นผิวสีดำของแกนีมีด - ที่ซึ่งประวัติศาสตร์ของการชนกันได้รับการเก็บรักษาไว้ (ที่มา: NASA)

เนื่องจากสสารมืดไม่ได้มีปฏิสัมพันธ์กับแสง แต่มีอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงที่รุนแรง จึงอาจช่วยให้เราทดสอบและขยายขอบเขตทฤษฎีฟิสิกส์ปัจจุบัน เช่น ทฤษฎีสัมพัทธภาพ หรือแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค การ ค้นพบ สสารมืดอาจนำไปสู่การค้นพบอนุภาคมูลฐานใหม่ๆ หรือแม้แต่มิติพิเศษ นับเป็นประตูสู่การขยายความเข้าใจของมนุษย์เกี่ยวกับธรรมชาติของจักรวาล

ภารกิจต่างๆ เช่น ยานสำรวจแกนีมีดของนาซา กำลังค้นหาร่องรอยของสสารมืดขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นอนุภาคที่อาจก่อให้เกิดหลุมอุกกาบาตอันโดดเด่นบนพื้นผิวน้ำแข็งของดวงจันทร์ หากค้นพบ มันจะเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญทางดาราศาสตร์

มินห์ ฮวน

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