นักดาราศาสตร์ในสหรัฐฯและยุโรปได้ช่วยกันปะติดปะต่อภาพถ่ายที่ได้จากกล้องโทรทัศน์อวกาศฮับเบิลเพื่อระบุตำแหน่งของ “สสารมืด หรือ dark matter” ซึ่งล่าสุด พวกเขาสามารถระบุตำแหน่งและรายละเอียดของ dark matter ได้แม่นยำอย่างที่ไม่มีใครเคยทำได้มาก่อน และด้วยผลวิเคราะห์เพิ่มเติมจากการจำลองภาพด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ทีมของ Myungkook James Jee ที่มหาวิทยาลัย John Hopkins พวกเขาแสดงให้เห็นว่า “dark matter” อาศัยอยู่เป็นกลุ่มก้อนที่บริเวณระหว่างกลุ่มกาแล็กซี่อายุน้อยสองกลุ่ม

ผลที่ได้นี้ทำให้ความน่าเชื่อถือของทฤษฎีการอยู่ร่วมกันของสสารปกติกับสสารมืดมีน้ำหนักมากยิ่งขึ้น

สสารมืด Dark Matter เป็นสสารที่เสนอขึ้นมาโดยนักดาราศาสตร์เพื่อที่จะอธิบายการหมุนวนที่เร็วกว่าที่ควรจะเป็นของกาแล็กซี่ อัตราการหมุนวนของกาแล็กซี่นี้เป็นผลมาจากปริมาณสสารที่อยู่ภายในของมัน แต่ว่าจากปริมาณของสสารปกติที่กาแล็กซี่มีอยู่ มันเป็นไปไม่ได้เลยที่กาแล็กซี่จะหมุนวนได้เร็วอย่างที่นักดาราศาสตร์สังเกตพบ จึงทำให้พวกเขาต้องตั้งทฤษฎีการมีอยู่ของสสารที่น่าฉงนนี้ขึ้นมา สสารมืดมีคุณสมบัติที่สำคัญคือ มันไม่แผ่หรือดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเลย ซึ่งเป็นที่มาของคำ dark การสังเกตสสารมืดจึงไม่สามารถทำได้ด้วยวิธีการใช้กล้องโทรทรรศน์ธรรมดาเหมือนการสังเกตวัตถุอื่นๆบนท้องฟ้า

แต่ว่านักดาราศาสตร์สามารถจะตรวจวัดสสารมืดได้ด้วยการสังเกตแรงดึงดูดที่สสารมืด ออกแรงกระทำต่อสสารปกติที่อยู่รอบๆ

จากทฤษฎี Standard Model และจักรวาลวิทยาแล้ว จักรวาลของเรานี้ประกอบไปด้วย สสารที่เราเห็นอยู่ทั่วๆไป 5% dark matter 25% และ dark energy 70% ทุกวันนี้มนุษย์เราไม่รู้เลยว่าธรรมชาติของกว่า 95% ของจักรวาลเป็นอย่างไร

กลุ่มก้อนของกาแล็กซี่ เป็นระบบปิดของแรงโน้มถ่วงที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาล มันประกอบไปด้วยองค์ประกอบสำคัญสามส่วน หนึ่งคือกาแล็กซี่ที่เราสามารถสังเกตเห็นได้ สองคือสสารที่ร้อนระอุที่อยู่ภายในกลุ่มก้อนกาแล็กซี่เหล่านั้น และ และสามก็คือ dark matter Jee และเพื่อนร่วมวิจัยของเขาได้ใช้เทคนิค “gravitational lensing” เพื่อสร้างแผนที่แสดงตำแหน่งที่ dark matter อาศัยอยู่ ในบริเวณระหว่างกาแล็กซี่สองอันโดยใช้ อุปกรณ์ Advanced Camera for Surveys (ACS) ที่อยู่บนกล้องโทรทัศน์อวกาศฮับเบิล

วัตถุดาราจักรอย่าง กลุ่มก้อนของกาแล็กซี่ ประพฤติตัวเสมือนกับเลนส์อันเนื่องมาจากสนามของแรงโน้มถ่วงมันกระทำต่อแสงที่ส่องมาจากกาแล็กซี่ที่อยู่ไกลๆ แสงเหล่านี้จะถูกแรงดึงดูดทำให้โค้งทำมันถูกหักเหก่อนเดินทางมายังโลก ซึ่งนั่นหมายถึงว่า นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตสสารมืดได้โดยไม่จำเป็นต้องมองเห็นมันแต่ใช้ประโยชน์จากแสงที่ถูกทำให้โค้งนี้แทน และประกอบกับการใช้ข้อมูลที่ได้จากกล้องโทรทัศน์อวกาศฮับเบิล ทำให้การสังเกตสสารมืดสามารถทำได้พร้อมขจัดปัญหาภาพที่พร่ามัวอันเนื่องมาจากการรบกวนของชั้นบรรยากาศโลก

จากการใช้เทคนิคพิเศษที่ชื่อ mass reconstruction กลุ่มวิจัยของ Jee ได้แสดงให้เห็นว่า ลักษณะของกลุ่มของสสารมืดนี้ถูกล้อมรอบไปด้วยกลุ่มก้อนของกาแล็กซี่ ถึงแม้ว่ากลุ่มก้อนของสสารมืดพวกนี้จะเคยถูกค้นพบมาแล้วก่อนหน้านี้ แต่งานของกลุ่มของ Jee ได้แสดงให้เห็นภาพที่มีความละเอียดกว่ามาก อีกทั้งยังมีการค้นพบ กลุ่มก้อนของดาวบริวารของกลุ่มก้อนกาแล็กซี่อีกด้วย

นักวิจัยอ้างว่า ผลที่ได้นี้จะช่วยสนับสนุนทฤษฎีการอยู่ร่วมกันของสสารปกติและสสารมืด ซึ่งตามทฤษฎีบอกไว้ว่า สสารสองประเภทนี้ควรจะอยู่ด้วยกันเพราะแรงดึงดูดระหว่างมวลที่ดึงมันเข้ามาหากัน อีกทั้งผลที่ได้นี้ยังสนับสนุนทฤษฎีที่ว่าอนุภาคของสสารมืดจะไม่มีการชนกัน แต่จะเคลื่อนที่ผ่านกันและกัน “ถ้าอนุภาคของสสารมีการชนกัน พวกเราน่าจะสังเกตเห็นการกระจายตัวที่เรียบและสม่ำเสมอกว่านี้ ไม่น่าจะมองเห็นโครงสร้างที่มีลักษณะเป็นกลุ่มก้อนที่ระดับสเกลเล็กๆขนาดนี้” Jee กล่าว

(ภาพข้างบนเป็นภาพแสดงตำแหน่งของสสารมืดหรือ dark matter ในกลุ่มก้อนกาแล็กซี่ CL 0152-1357 โดยที่บริเวณที่มี “สีม่วง” คือบริเวณที่สสารมืดกระจายตัวอยู่ ส่วนบริเวณกาแล็กซี่ "สีเหลืองถึงสีขาว" เป็นบริเวณที่เป็นกลุ่มก้อนของกาแล็กซี่ที่สามารถสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่า ภาพจาก Jee et al. 2005 Astrophysical Journa))


ข้อมูลจาก
- http://www.physicsweb.org/articles/news/9/12/12/1