นักวิทย์ฯ ล่าต้นกำเนิดอนุภาคเทพธิดาดวงอาทิตย์เพื่อไขปริศนารังสีคอสมิกพลังงานสูง

นักวิทยาศาสตร์กำลังเร่งสืบหาต้นกำเนิดของอนุภาคพลังงานสูงปริศนาที่พุ่งชนโลก ซึ่งรู้จักกันในชื่ออนุภาคอามาเทราสึ (Amaterasu particle) หรือตั้งชื่อตามเทพธิดาดวงอาทิตย์ของญี่ปุ่น โดยอนุภาคดังกล่าวถูกตรวจพบครั้งแรกในปี 2021 และถือเป็นรังสีคอสมิกที่มีพลังงานสูงที่สุดเป็นอันดับสองเท่าที่มนุษย์เคยตรวจพบ เป็นรองเพียงอนุภาคโอ้มายก๊อด (Oh-My-God particle) ที่พบในปี 1991 เท่านั้น

ความน่าตื่นตะลึงของอนุภาคอามาเทราสึ คือ มันพกพาพลังงานมหาศาลมากกว่าอนุภาคที่ถูกเร่งโดยเครื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่ (Large Hadron Collider - LHC) ซึ่งเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ทรงพลังที่สุดในโลกถึง 40 ล้านเท่า

ไขปมปริศนาจากความว่างเปล่า

โดยสิ่งที่ทำให้นักดาราศาสตร์งุนงงตั้งข้อสงสัยมาตลอด คือ ทิศทางที่อนุภาคนี้เดินทางมา ดูเหมือนจะพุ่งออกมาจากพื้นที่ที่เรียกว่า "Local Void" ซึ่งเป็นบริเวณที่ว่างเปล่าในอวกาศ ปราศจากดาราจักร (Galaxy) หรือสภาพแวดล้อมรุนแรงใดๆ ที่น่าจะเป็นโรงงานผลิตอนุภาคพลังงานสูงระดับนี้ได้ตามทฤษฎีเดิม เช่น การระเบิดซูเปอร์โนวา หรือหลุมดำมวลยิ่งยวด

ทฤษฎีใหม่ไม่ได้มาจากความว่างเปล่า

ล่าสุด ฟรานเชสก้า คาเปล (Francesca Capel) และนาดีน บูร์ริช (Nadine Bourriche) นักวิจัยจากสถาบันมักซ์พลังค์ฟิสิกส์ (Max Planck Institute for Physics) ได้เสนอแนวคิดใหม่ที่อาจไขปริศนานี้ได้ โดยระบุว่าต้นกำเนิดของอนุภาคอามาเทราสึอาจไม่ได้มาจาก Local Void แต่อาจมาจากดาราจักรที่มีการก่อตัวของดาวฤกษ์ (Star-forming galaxy) ที่อยู่ใกล้เคียง เช่น ดาราจักร M82

ทีมวิจัยใช้วิธีการทางสถิติแบบใหม่ที่เรียกว่า Approximate Bayesian Computation ในการจำลองเส้นทางของรังสีคอสมิกแบบสามมิติ โดยคำนึงถึงอิทธิพลของสนามแม่เหล็กในอวกาศ แล้วนำมาเปรียบเทียบกับข้อมูลการสังเกตการณ์จริง เพื่อสร้างแผนที่ความน่าจะเป็นของจุดกำเนิด

นาดีน บูร์ริช (Nadine Bourriche) อธิบายว่า ผลลัพธ์ชี้ว่าแทนที่อนุภาคอามาเทราสึดังกล่าวจะมาจากพื้นที่ความหนาแน่นต่ำอย่าง Local Void อนุภาคอามาเทราสึน่าจะถูกสร้างขึ้นในดาราจักรใกล้เคียงมากกว่า"

กุญแจไขความลับจักรวาล

การค้นพบครั้งนี้มีความสำคัญอย่างมาก เพราะการศึกษาอนุภาคพลังงานสูงระดับอัลตรา (Ultra-high-energy) ซึ่งจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจกลไกของจักรวาลในการเร่งความเร็วสสารไปสู่ระดับพลังงานที่สูงยิ่งยวด รวมถึงช่วยระบุสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมในการศึกษาสสารภายใต้สภาวะสุดขั้วเหล่านั้น

ผลงานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสาร The Astrophysical Journal เมื่อวันที่ 28 มกราคม ที่ผ่านมา