دانشمندان از سیگنال‌های پرتو گاما در کهکشان راه شیری شگفت‌زده شدند – آیا مادهٔ تاریک یا پالسارها عامل واقعی هستند؟

تابش مرموزی از پرتوهای گاما از مرکز کهکشان راه شیری ساطع می‌شود که به بحثی میان دانشمندان دامن می‌زند: آیا این شواهدی برای مادهٔ تاریک است یا یک دسته مخفی از پالسارها؟

به مدت بیش از یک دهه، تلنگر فضایی پرتو گاما فِرمی افزایشی مرموز از نور گاما در نواحی داخلی کهکشان راه شیری را نقشه‌برداری کرده است. این درخشندگی غیرعادی که هزاران سال نوری گسترش دارد، با هیچ منبع شناخته‌شده‌ای مطابقت نمی‌کند. در نتیجه، ستاره‌شناسان دو امکان عمده در پیش دارند: این نور می‌تواند نشانگر مادهٔ تاریک – مادهٔ نامرئی که بخش عمده‌ای از جرم کیهان را تشکیل می‌دهد – باشد یا از تراکم متراکمی از پالسارها، بقایای سریع‌چرخانی ستارگان مرده، تولید شده باشد.

یک مطالعهٔ جدید منتشر شده در Physical Review Letters هر دو ایده را به‌وضوح بیشتری می‌برد و نشان می‌دهد که هر یک می‌توانند این پدیده را توضیح دهند، اما تفاوت‌های اساسی‌ای باقی می‌ماند که می‌تواند منجر به برتری یکی از نظریه‌ها شود.

مادهٔ تاریک: نیروی مخفی پشت صحنه؟

مادهٔ تاریک مدت‌هاست که نیرویی مرموز و دست‌نیافتنی در کیهان محسوب می‌شود و تنها از طریق اثرات گرانشی‌اش بر مادهٔ قابل مشاهده قابل ردیابی است. بر پایهٔ گفته‌های Moorits Mihkel Muru، اخترفیزیک‌دانی از مؤسسهٔ لایبنیتز برای اخترفیزیک پوتسدام، شبیه‌سازی‌های اخیر نشان می‌دهند که مادهٔ تاریک می‌تواند منبع سیگنال غیرعادی پرتو گاما باشد.

تیم مورو که سیارات شبیه به کهکشان راه شیری را شبیه‌سازی کرد، دریافت که شکل هالهٔ مادهٔ تاریک این کهکشان، که به‌دلیل ادغام‌های قبلی کهکشان‌ها کشیده شده است، می‌تواند الگوی خاص پرتو گاما را که فِرمی مشاهده کرده است، تولید کند.

همان‌گونه که تحقیق اشاره می‌کند، مادهٔ تاریک نور تولید یا منع نمی‌کند، بنابراین یافتن روشی برای ردیابی حضور آن از طریق پرتوهای گاما می‌تواند کشف شگرفی در اخترفیزیک باشد. اما با این حال، اگرچه نظریهٔ مادهٔ تاریک جذاب است، مورو تأکید می‌کند که این امر قطعی نیست و طبیعت دقیق تعامل مادهٔ تاریک با مادهٔ قابل مشاهده هنوز ناشناخته باقی مانده است.

پالسارها: آیا یک هجوم ستاره‌ای می‌تواند علت باشد؟

پالسارها به‌خاطر تولید پرتوهای گامای پرانرژی معروف‌اند، اما مشکل این نظریه این است که مشاهدات فعلی نشان می‌دهند پالسارهای کافی در هستهٔ کهکشان راه شیری وجود ندارند تا شدت و گسترهٔ پدیدهٔ پرتو گاما را توجیه کنند. اگر پالسارها منبع باشند، ستاره‌شناسان انتظار می‌کشند تا منابع متعدد و فردی پرتو گاما را ببینند، نه درخشانی یکنواخت و صاف که تا به‌حال ثبت شده است.

مطالعهٔ مورو نشان می‌دهد که پالسارها می‌توانند هنوز توضیحی قابل‌قبول باشند، اما تنها در صورتی که تعداد بسیار بیشتری از پالسارها در هستهٔ کهکشانی وجود داشته باشند نسبت به آنچه در حال حاضر شناسایی شده است. مشکل این است که تعداد پالسارهای شناخته‌شده در این ناحیه به‌دون حدود مقدار مورد نیاز برای توجیه نور پرتو گاما می‌باشد. اگر پالسارها واقعاً منبع باشند، توزیع آن‌ها احتمالاً به‌صورت خوشه‌های نقطه‌ای ظاهر خواهد شد، نه الگوی صاف و گسترده‌ای که مشاهده می‌شود.

آزمون نظریات: نقش آرایهٔ تلسکوپ شرنوکوف

برای حل اختلاف میان مادهٔ تاریک و پالسارها، ستاره‌شناسان به سمت آرایهٔ تازه‌پیدا شده آرایهٔ تلسکوپ شرنوکوف (CTAO) متمایل می‌شوند. این ابزار، که قرار است تصاویر واضح‌تری از پرتوهای گامای پرانرژی نسبت به هر تکنولوژی موجود ارائه دهد، به پژوهشگران امکان می‌دهد تا درخشندگی پرتو گاما را با جزئیات بی‌سابقه‌ای مشاهده کنند.

این وضوح افزوده می‌تواند اطلاعات کلیدی دربارهٔ توزیع نور فراهم آورد و به شناسایی این‌که آیا درخشندگی یکدست است یا نه، کمک کند.

تیم مورو تأکید می‌کند که این نوع داده‌ها برای تمایز بین دو ایدهٔ رقیب حیاتی خواهد بود. با نزدیک شدن CTAO به ارائه این وضوح مورد نیاز، ستاره‌شناسان امیدوارند که معمای پدیدهٔ پرتو گامای کهکشان راه شیری به زودی حل شود.