นักดาราศาสตร์ไขปริศนา 'สสารที่หายไป' ของจักรวาลสำเร็จ ใช้สัญญาณวิทยุระเบิดจากอวกาศเป็นหัววัด

ทีมวิจัยที่นำโดย MIT ได้วัดระดับการกระจายนี้ (หรือค่า Dispersion Measure) สำหรับสัญญาณ FRB หลายพันครั้งที่ตรวจพบโดยกล้องโทรทรรศน์ CHIME จากนั้นพวกเขาก็นำค่าการกระจายของ FRB แต่ละครั้งไปเปรียบเทียบกับตำแหน่งของกาแล็กซีต่างๆ ทั่วท้องฟ้า ด้วยการแยกแยะว่าค่าการกระจายส่วนไหนมาจากก๊าซภายในกาแล็กซี และส่วนไหนมาจากก๊าซที่อยู่นอกกาแล็กซี พวกเขาจึงสามารถทำแผนที่ว่าสสารแบริออนที่หายไปนั้นอยู่ที่ใดจริงๆ

วิธีการนี้มีประสิทธิภาพเพราะ FRB เปรียบเสมือนไฟฉายส่องจากทางช้างเผือก ดังที่คิโยชิ มาซุย (Kiyoshi Masui) จาก MIT อธิบายว่า "แฟลชวิทยุระเบิดเร็วสามารถทะลุผ่านหมอกของมวลสารระหว่างกาแล็กซีได้ การวัดอย่างแม่นยำว่าแสงนี้เคลื่อนที่ช้าลงเพียงใด ทำให้เราสามารถวัดปริมาณหมอกนั้นได้ แม้ว่ามันจะจางเกินกว่าจะมองเห็นได้โดยตรงก็ตาม"

ผลการค้นพบเปิดเผยอะไรบ้าง

การวิเคราะห์ครั้งนี้ให้ผลลัพธ์ที่น่าทึ่งหลายประการ ซึ่งกำลังเปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการทำงานของกาแล็กซี

สสารที่หายไปคือก๊าซที่กระจายตัวอยู่รอบๆ กลุ่มกาแล็กซี

สสารแบริออนที่หายไปนั้นไม่ได้อยู่ในรูปของสสารประหลาดใดๆ แต่มันอยู่ในรูปของเมฆก๊าซอุ่น-ร้อนที่มีความหนาแน่นต่ำมาก หรือที่เรียกว่า ตัวกลางระหว่างกาแล็กซีแบบอุ่น-ร้อน (WHIM) ซึ่งแผ่ขยายออกไปไกลจากกาแล็กซีเข้าไปในห้วงอวกาศระหว่างกาแล็กซี

ผลการศึกษาอีกชิ้นที่ตีพิมพ์ใน Nature Astronomy เมื่อปี 2025 ได้ให้การนับสสารแบริออนทั้งหมดที่สมบูรณ์ โดยระบุว่า 76% อยู่ในเมฆระหว่างกาแล็กซีแบบอุ่น, 15% เป็นก๊าซเย็นในและรอบกาแล็กซี, และมีเพียง 9% เท่านั้นที่ประกอบเป็นดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ทั้งหมดที่เราเห็น

ก๊าซแผ่กระจายไปไกลกว่าแบบจำลองคาดการณ์

บางทีผลลัพธ์ที่น่าแปลกใจที่สุดคือ เมฆก๊าซที่สังเกตพบนั้นแผ่กระจายออกไปไกลจากกาแล็กซีมากกว่าแบบจำลองคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่คาดการณ์ไว้มาก ความแตกต่างนี้มีความสำคัญเพราะแบบจำลองคอมพิวเตอร์ ซึ่งอิงจากแบบจำลองจักรวาลวิทยามาตรฐาน เป็นเครื่องมือหลักอย่างหนึ่งที่นักจักรวาลวิทยาใช้ทดสอบความเข้าใจของพวกเขาเกี่ยวกับจักรวาล

ปฏิกิริยาตอบสนองจากกาแล็กซีรุนแรงกว่าที่คาด

การกระจายตัวของก๊าซที่ขยายออกไปนี้ชี้ให้เห็นถึงสาเหตุเบื้องลึกเพียงหนึ่งเดียว: กระบวนการที่มีพลังภายในกาแล็กซีนั้นรุนแรงกว่าที่เคยคิดไว้มาก หลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแล็กซีปล่อยไอพ่นพลังงานมหาศาลออกมาผลักสสารออกไป ซูเปอร์โนวาจากดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายก็ทำเช่นเดียวกัน แรงรวมเหล่านี้กำลังเหวี่ยงสสารธรรมดาออกไปในอวกาศระหว่างกาแล็กซีในปริมาณมหาศาล ดังที่คิโยชิ มาซุยกล่าวว่า "การวัดเหล่านี้บ่งชี้ว่ากิจกรรมของดาวฤกษ์ และกิจกรรมของหลุมดำนั้นแข็งแกร่งและรุนแรงกว่าที่แบบจำลองคาดการณ์ไว้มาก"

ความน่าเชื่อถือทางสถิติ

การศึกษาอีกชิ้นหนึ่งใน arXiv ซึ่งวิเคราะห์ข้อมูลจากแหล่ง FRB จำนวน 3,455 แหล่งของ CHIME/FRB พบความสัมพันธ์ที่มีนัยสำคัญทางสถิติ (ตั้งแต่ 2.6 ถึง 5 ซิกมา) ระหว่างสัญญาณ FRB กับตัวบ่งชี้โครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล 10 ชนิด รวมถึงกาแล็กซี การโก่งตัวของแสงเนื่องจากแรงโน้มถ่วงแบบอ่อน และการโก่งตัวของไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล ซึ่งเป็นการยืนยันการตรวจจับใยแบริออนที่กระจายตัวนี้ในช่วงเลื่อนแดง (redshift) สูงถึงประมาณ 1.5 ซึ่งหมายความว่าก๊าซนี้มีอยู่มานานหลายพันล้านปีแล้ว

เหตุใดสิ่งนี้จึงสำคัญ

ปัญหา "สสารแบริออนที่หายไป" เป็นหนึ่งในปริศนาที่ยากที่สุดในฟิสิกส์ดาราศาสตร์มาเกือบสองทศวรรษ การไขปริศนานี้ได้เป็นการยืนยันภาพพื้นฐานที่นักจักรวาลวิทยาได้สร้างขึ้น: สสารธรรมดานั้นมีอยู่จริงในที่ที่ทฤษฎีคาดการณ์ไว้ เพียงแต่อยู่ในรูปแบบที่กล้องโทรทรรศน์แบบเดิมไม่สามารถมองเห็นได้จนกระทั่งปัจจุบัน

แต่การค้นพบนี้ยังเผยให้เห็นว่าแบบจำลองกาแล็กซีจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงครั้งใหญ่ การกระจายตัวของก๊าซที่กว้างอย่างไม่คาดคิดหมายความว่าแบบจำลองอาจประเมินปริมาณพลังงานที่กาแล็กซีปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมต่ำเกินไป ไม่ว่าจะเป็นพลังงานจากหลุมดำและการระเบิดของดาวฤกษ์ ซึ่งเป็นตัวกำหนดสภาพแวดล้อมรอบๆ ทุกกาแล็กซี สิ่งนี้มีนัยยะสำคัญต่อทุกอย่าง ตั้งแต่การทำความเข้าใจวิวัฒนาการของกาแล็กซี ไปจนถึงการวัดโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล

ขั้นตอนต่อไปสำหรับ FRB Cosmology

งานของความร่วมมือ CHIME นั้นเพิ่งเริ่มต้นเท่านั้น ด้วยการเผยแพร่ Second CHIME FRB Catalog ในเดือนมกราคม 2026 จำนวนแหล่ง FRB ที่ได้รับการตีพิมพ์ได้เพิ่มขึ้น จาก 861 แหล่ง กลายเป็นมากกว่า 4,500 แหล่ง แฟลชระเบิดใหม่แต่ละครั้งจะเพิ่มจุดข้อมูลอีกจุดสำหรับการทำแผนที่ใยจักรวาลของสสารแบริออน

งานในอนาคตจะใช้ไม่เพียงแค่จำนวน FRB เท่านั้น แต่ยังรวมถึงตำแหน่งที่แม่นยำของพวกมันด้วย ซึ่งจะเกิดขึ้นได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ CHIME/FRB Outrigger เพื่อระบุอย่างชัดเจนว่ากลุ่มกาแล็กซีใดบ้างที่ถูกล้อมรอบด้วยสสารที่หายไป และเพื่อวัดคุณสมบัติของเมฆก๊าซเหล่านั้นในรายละเอียดที่มากขึ้น