تحقیقات جدید نشان میدهند که ذرات عجیب و خودانهدامپذیر در کهکشان خودمان ممکن است پاسخ این معما باشند.
پرتوهای کیهانی قدرتمند که به زمین میبارند ممکن است نه از گوشههای دوردست کیهان، بلکه از ذرات سنگین ماده تاریک باشند که در حیاط خلوت خودمان خود را انهدام میدهند. پرتوهای کیهانی ذرات با انرژی بالا هستند که همواره در سراسر کیهان جریان دارند. بیشتر این ذرات از پروتونها ساخته شدهاند، اما گاهی اوقات از هستههای عناصر سنگین مانند هلیوم و حتی آهن تشکیل میشوند. باوجود اینکه این ذرات میکروسکوپی هستند، انرژی زیادی دارند. هرکدام از آنها با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت میکنند و سریعترین آنها انرژیهایی دارند که تریلیونها برابر از پرقدرتترین شتابدهندههای ذرات ما قویتر هستند. ستارهشناسان منشأ بیشتر پرتوهای کیهانی را میفهمند. هر زمان که یک رویداد انرژیزا در کیهان رخ دهد، احتمالاً طوفانی از پرتوهای کیهانی تولید میشود. این رویدادها میتوانند شامل سوپرنوواها، ادغام ستارگان و مواد بلعیده شده توسط سیاهچالهها باشند.
اما ما منشأ قدرتمندترین پرتوهای کیهانی را به طور کامل درک نمیکنیم. مشکل این است که هرچند منابع انرژیزا زیادی برای این پرتوها وجود دارد، این منابع میلیاردها سال نوری از ما فاصله دارند. این ذرات فوقالعاده انرژیزا نمیتوانند بدون کاهش سرعت قابل توجهی این مسافتهای زیاد را طی کنند. پس شاید منشأ آنها بسیار نزدیکتر به خانه باشد. و شاید منشأ آنها بسیار عجیبتر از یک انفجار کیهانی ساده باشد. در یک مقاله جدید که هنوز تحت بررسی همتایان قرار نگرفته است، یک ستارهشناس روسی پیشنهاد میدهد که قدرتمندترین پرتوهای کیهانی از یک نوع عجیب ماده تاریک منشأ میگیرند.
سنگین، تاریک و خودتخریبی: نگاهی به چالشهای درونی
این ذره ماده تاریک خود بسیار سنگین خواهد بود — بسیار سنگینتر از سنگینترین ذره شناختهشده، یعنی کوارک بالایی. این ذره ماده تاریک که «اسکالرون» نامیده میشود، در نخستین لحظات تاریخ کیهانی، در دورهای به نام تورم، که در آن کیهان در یک لحظه هزاران برابر بزرگتر شد، به وجود آمده است.
از آن زمان به بعد، اسکالرون عمدتاً در پسزمینه باقیمانده است، زیرا به نور نامرئی است و تنها از طریق تأثیرات گرانشیاش بر کیهان اثر میگذارد. اما بسیار به ندرت، دو اسکالرون میتوانند با هم برخورد کنند و در این فرآیند خود را در یک چشمبههم زدن نابود کنند. این نابودی میتواند شامل پرتوهای کیهانی با انرژی بسیار بالا باشد. اسکالرونها در همه جا حضور دارند، بنابراین میتوانند پرتوهای کیهانی فوقالعاده پرانرژی را در کهکشان خودمان تولید کنند. اما اینجا جایی است که ایدههای جالب باید با واقعیتهای مشاهدهای مواجه شوند. اگر اسکالرونها خیلی زیاد به هم برخورد کنند، پرتوهای کیهانی انرژیزای بیشتری تولید خواهند کرد از آنچه که ما مشاهده میکنیم. برعکس، اگر آنها به اندازه کافی به هم برخورد نکنند و خود را نابود نکنند، این با مشاهدات شناختهشده همخوانی نخواهد داشت. اتفاقاً این ممکن است که اسکالرونهای خودانهدامپذیر مسئول تعداد شواهد پرتوهای کیهانی با انرژی بالا باشند که تاکنون مشاهده کردهایم؛ چگالیها و فرکانسهای تعامل آنها با رفتار شناختهشده ماده تاریک همخوانی دارند.
با این حال، این یک فرضیه ضعیف است. تولید اسکالرونها در کیهان اولیه نیاز به تنظیماتی در نظریه نسبیت عمومی اینشتین دارد که ممکن است در برابر بررسیهای بیشتر دوام نیاورد. و پیشنهادات رقیب دیگری برای توضیح پرتوهای کیهانی با بالاترین انرژی وجود دارد. برای مثال، ممکن است این پرتوها درون ابرهای مولکولی در کهکشان خودمان تولید شوند، بدون اینکه به ماده تاریک نیازی باشد. با این حال، این یک ایده جالب است و نشان میدهد که چگونه میتوان از افراطهای کیهان برای آزمایش ایدههای رادیکال استفاده کرد. با ادامه پیگیری این ایدهها، میتوانیم راههای دیگری برای آزمایش آنها از طریق مشاهدات پیدا کنیم. و اگر این ایده جواب بدهد، این امکان را به ما میدهد که نه تنها به ماده تاریک بلکه به خود کیهان اولیه نیز نگاه کنیم.
