අපේ ගෘහ මන්දාකිනියේ මධ්‍යයේ අඳුරු පදාර්ථය 

ෆර්මි දුරේක්ෂය අපගේ ගෘහ මන්දාකිනියේ මධ්‍යයේ අතිරික්ත γ-කිරණ විමෝචනය පිළිබඳ පිරිසිදු නිරීක්ෂණයක් සිදු කළ අතර එය ගෝලාකාර නොවන සහ සමතලා වූ බව පෙනෙන්නට තිබුණි. ගැලැක්සි මධ්‍යස්ථාන අතිරික්තය (GCE) ලෙස හඳුන්වන මෙම අතිරික්ත γ-කිරණ යනු අඳුරු පදාර්ථ අංශු අපේක්ෂකයෙකු වන දුර්වල අන්තර්ක්‍රියා කරන දැවැන්ත අංශු (WIMPs) ස්වයං-විනාශ කිරීමේ නිෂ්පාදනයක් ලෙස පැන නගින අඳුරු පදාර්ථයේ විය හැකි අත්සනකි. කෙසේ වෙතත්, මන්දාකිණි මධ්‍යස්ථානයේ නිරීක්ෂණය කරන ලද අතිරික්ත γ-කිරණ පැරණි මිලි තත්පර පල්සාර් (MSPs) නිසා ද විය හැකිය. මෙතෙක්, අඳුරු පදාර්ථ (DM) නිසා ඇති වන GCE රූප විද්‍යාව ගෝලාකාර වනු ඇතැයි විශ්වාස කෙරිණි. මෑත කාලීන සමාකරණ අධ්‍යයනයකින් හෙළි වන්නේ DM නිසා ඇති වන ගැමා-කිරණ රූප විද්‍යාව සැලකිය යුතු ලෙස ගෝලාකාර නොවන සහ සමතලා විය හැකි බවයි. මෙයින් අදහස් කරන්නේ නිරීක්ෂණය කරන ලද GCE සඳහා අඳුරු පදාර්ථ (DM) විනාශ කිරීම් සහ මිලි තත්පර පල්සාර් (MSPs) උපකල්පන දෙකම එක හා සමානව කළ හැකි බවයි. අඳුරු පදාර්ථ (DM) විනාශ කිරීමේදී නිපදවන ගැමා කිරණවලට ආසන්න වශයෙන් 0.1 ටෙරා-ඉලෙක්ට්‍රෝන-වෝල්ට් (TeV) ක අතිශය ඉහළ ශක්ති මට්ටමක් ඇති බවයි. සම්මත ගැමා කිරණ දුරේක්ෂවලට මෙම අධි ශක්ති ෆෝටෝන සෘජුවම හඳුනාගත නොහැක. එබැවින්, චෙරෙන්කොව් දුරේක්ෂ අරා නිරීක්ෂණාගාරය (CTAO) සහ දකුණු පුළුල් ක්ෂේත්‍ර ගැමා කිරණ නිරීක්ෂණාගාරය (SWGO) වැනි ටෙරා γ-කිරණ නිරීක්ෂණාගාර මගින් අධ්‍යයනයන් අවසන් කිරීමෙන් පසු, ගැලැක්ටික් මධ්‍යස්ථාන අතිරික්තයේ (GCE) අඳුරු පදාර්ථ (DM) ආකෘතිය තහවුරු කිරීමට හැකි වනු ඇත.

අඳුරු පදාර්ථ පිළිබඳ කතාව ආරම්භ වූයේ 1933 දී ෆ්‍රිට්ස් ස්විකි විසින් කෝමා පොකුරේ වේගයෙන් චලනය වන මන්දාකිණි එකට තබාගෙන ස්ථාවරව පැවතිය නොහැකි බව නිරීක්ෂණය කළ විටය. කෙසේ හෝ නොපෙනෙන නමුත් මන්දාකිණි කඩා වැටීම නැවැත්වීමට ප්‍රමාණවත් ගුරුත්වාකර්ෂණ බලපෑමක් ඇති කරන අතිරේක පදාර්ථයක් නොමැතිව. එවැනි නොපෙනෙන පදාර්ථයක් හැඳින්වීමට ඔහු "අඳුරු පදාර්ථය" යන යෙදුම නිර්මාණය කළේය. 1960 ගණන්වලදී, වේරා රූබින් අඳුරු පදාර්ථය පිළිබඳ අපගේ අවබෝධය සඳහා මූලික දායකත්වයක් ලබා දුන්නේය. ඇන්ඩ්‍රොමීඩා සහ අනෙකුත් මන්දාකිණිවල පිටත දාරවල තරු මධ්‍යය දෙසට තාරකාවල වේගය තරම් වේගයෙන් භ්‍රමණය වන බව ඇය සඳහන් කළාය. සියලුම නිරීක්ෂණය කරන ලද ද්‍රව්‍යවල ලබා දී ඇති එකතුව සඳහා, මන්දාකිණිය වෙන්ව පියාසර කළ යුතු අතර මන්දාකිණි එකට තබාගෙන ඒවා අධික වේගයෙන් භ්‍රමණය වීමට හේතු වන අමතර නොපෙනෙන පදාර්ථයක් අවශ්‍ය වේ. ඇන්ඩ්‍රොමීඩා මන්දාකිණියේ භ්‍රමණ වක්‍ර මැනීම අඳුරු පදාර්ථය පිළිබඳ මුල්ම සාක්ෂි සපයයි.  

දැන් අපි දන්නවා අඳුරු පදාර්ථය ආලෝකය හෝ විද්‍යුත් චුම්භක බලය සමඟ අන්තර්ක්‍රියා නොකරන බව. එය ආලෝකය හෝ වෙනත් විද්‍යුත් චුම්භක විකිරණ අවශෝෂණය නොකරයි, පරාවර්තනය නොකරයි හෝ විමෝචනය නොකරයි, එබැවින් එය අඳුර ලෙස හැඳින්වේ. නමුත් එය ගුරුත්වාකර්ෂණීයව පොකුරු වන අතර සාමාන්‍ය පදාර්ථයට ගුරුත්වාකර්ෂණ බලපෑමක් ඇති කරයි, සහ අභ්‍යවකාශයේ එහි පැවැත්ම සාමාන්‍යයෙන් අනුමාන කරනු ලබන්නේ එලෙසයි. මන්දාකිණි විශ්වයේ ස්කන්ධ ශක්ති අන්තර්ගතයෙන් 26.8% ක් පමණ වන අඳුරු පදාර්ථයේ ගුරුත්වාකර්ෂණ බලපෑම මගින් සමතුලිතව තබා ඇති අතර අප සියල්ලන්ම සෑදී ඇති සියලුම බැරියොනික් සාමාන්‍ය පදාර්ථ ඇතුළුව සමස්ත නිරීක්ෂණය කළ හැකි විශ්වය විශ්වයේ 4.9% ක් පමණි. විශ්වයේ ස්කන්ධ ශක්ති අන්තර්ගතයෙන් ඉතිරි 68.3% අඳුරු ශක්තියයි.  

අඳුරු පදාර්ථය යනු කුමක්දැයි සැබවින්ම නොදනී. එහි මූලික අංශු නොමැත. සම්මත ආකෘතිය අඳුරු පදාර්ථ වීමට අවශ්‍ය ගුණාංග ඇත. සමහර විට, සම්මත ආකෘතියේ අංශු වලට හවුල්කරුවන් වන උපකල්පිත "අධි සමමිතික අංශු" අඳුරු පදාර්ථ සාදයි. සමහර විට අඳුරු පදාර්ථයේ සමාන්තර ලෝකයක් තිබිය හැකිය. WIMPs (දුර්වල ලෙස අන්තර්ක්‍රියා කරන දැවැන්ත අංශු), අක්ෂයන් හෝ වඳ නියුට්‍රිනෝ යනු ප්‍රමුඛ අපේක්ෂකයින් වන සම්මත ආකෘතියෙන් ඔබ්බට උපකල්පිත අංශු වේ. කෙසේ වෙතත්, එවැනි අංශු හඳුනාගැනීමේදී තවමත් සාර්ථකත්වයක් අත්කර ගෙන නොමැත.  

ව්‍යාපෘති කිහිපයක් තිබේ (උදා: සෙනෝන් අත්හදා බැලීම, DarkSide-20k ව්‍යාපෘතිය, යුරේකා අත්හදා බැලීම, සහ රෙස්-නෝවා) අඳුරු පදාර්ථ අංශු සෘජුවම අනාවරණය කර ගැනීම සඳහා දැනට ක්‍රියාත්මක වෙමින් පවතී. මේවා බොහෝ දුරට ද්‍රව උච්ච වායු අනාවරක හෝ ක්‍රයෝජනික් අනාවරක වන අතර ඒවා අඳුරු පදාර්ථ අංශුවල අන්තර්ක්‍රියා වලින් දුර්වල සංඥා අනාවරණය කර ගැනීම සඳහා නිර්මාණය කර ඇත. කෙසේ වෙතත්, බොහෝ නව ප්‍රවේශයන් තිබියදීත්, කිසිදු ව්‍යාපෘතියකට තවමත් කිසිදු අඳුරු පදාර්ථ අංශුවක් සෘජුවම අනාවරණය කර ගැනීමට නොහැකි වී තිබේ. 

අඳුරු පදාර්ථයේ වක්‍ර සාක්ෂි සඳහා, ෆ්‍රිට්ස් ස්විකී සහ වේරා රූබින් නිරීක්ෂණය කරන ලද සාමාන්‍ය පදාර්ථයට අසමානුපාතිකව ඉහළ වේගයක් තිබියදීත් මන්දාකිණි එකට තබා ඇති ආකාරය අධ්‍යයනය කිරීමෙන් අඳුරු පදාර්ථය සොයා ගැනීමට කළ පරිදි, අඳුරු පදාර්ථයේ ගුරුත්වාකර්ෂණ බලපෑම් සොයා බැලිය හැකිය. කාචකරණයේ (ආලෝකයේ නැමීමේ) ගුරුත්වාකර්ෂණ බලපෑම් සහ අභ්‍යවකාශයේ තරු චලනය කෙරෙහි ඇති කරන බලපෑම් ද අඳුරු පදාර්ථයේ පැවැත්ම පිළිබඳ වක්‍ර සාක්ෂි සැපයිය හැකිය. ඊට අමතරව, අඳුරු පදාර්ථ අංශු අභ්‍යවකාශයේදී එකිනෙක ගැටෙන විට නිර්මාණය වන සමූලඝාතන නිෂ්පාදන (ගැමා කිරණ, නියුට්‍රිනෝ සහ කොස්මික් කිරණ වැනි) ද අඳුරු පදාර්ථයේ පැවැත්ම පෙන්නුම් කළ හැකිය. අඳුරු පදාර්ථ අංශු සමූලඝාතන නිෂ්පාදන මත පදනම්ව අඳුරු පදාර්ථ පුරෝකථනය කළ එවැනි ස්ථානයක් වන්නේ අපගේ ගෘහ මන්දාකිනියේ ක්ෂීරපථයේ කේන්ද්‍රයයි.  

අපගේ නිජබිම වන ක්ෂීරපථ මන්දාකිනියේ මධ්‍යයේ අඳුරු පදාර්ථ හඳුනා ගැනීම.  

ක්ෂීරපථයේ (MW) මධ්‍යයේ අතිරික්ත විසරණය වන ක්ෂුද්‍ර තරංග මධ්‍යම දිලිසීමක් ඇති බවට ඇඟවීම් තිබුණි. WIMP අඳුරු පදාර්ථ විනාශයේදී ජනනය වන සාපේක්ෂතාවාදී ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ පොසිට්‍රෝන වලින් සමමුහුර්ත විමෝචනය නිසා අතිරික්ත දිලිසීම ඇති වන බවට යෝජනා කරන ලද අතර, එබැවින් ශක්ති පරාසයේ සිය ගණනක් GeV දක්වා විස්තීර්ණ විසරණය වන γ-කිරණ සංඥාවක් පුරෝකථනය කරන ලදී. පසුව, ෆර්මි-විශාල ප්‍රදේශ දුරේක්ෂය (LAT) γ-කිරණ සංඥාව අනාවරණය කර ගත් අතර එය ගැලැක්සි මධ්‍යස්ථාන අතිරික්තය (GCE) ලෙස හඳුනා ගන්නා ලදී. ඉක්මනින්ම, ගැලැක්සි මධ්‍යස්ථාන අතිරික්තය (GCE) පැරණි නියුට්‍රෝන තරු (මිලි තත්පර පල්සාර්) නිසා ද විය හැකි බව වටහා ගන්නා ලදී. GCE හි රූප විද්‍යාව වැදගත් වනු ඇතැයි සිතනු ලැබීය - සමමිතික ගෝලාකාර හැඩැති GCE අඳුරු පදාර්ථ (DM) අංශු විනාශ කිරීමෙන් γ-කිරණ විමෝචනය පෙන්නුම් කරන අතර GCE හි පැතලි රූප විද්‍යාව මිලි තත්පර පල්සාර් (MSP) වලින් γ-කිරණ විමෝචනය යෝජනා කරයි.  

ෆර්මි-විශාල ප්‍රදේශ දුරේක්ෂය (LAT) මගින් ක්ෂීරපථ මන්දාකිණි මධ්‍යස්ථානය පුළුල් ලෙස නිරීක්ෂණය කිරීමෙන් සමතලා වූ තාරකා විද්‍යාවක් අනාවරණය විය. සාමාන්‍යයෙන්, නිරීක්ෂණය කරන ලද තාරකා විද්‍යාව පැරණි තාරකා (MSP) සමඟ සම්බන්ධ කළ හැකි නමුත් 2025 ඔක්තෝබර් 16 වන දින ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද මෑත අධ්‍යයනයකින් නිගමනය කර ඇත්තේ පැරණි තාරකා (MSP) සහ අඳුරු පදාර්ථ (DM) විනාශ කිරීමේ ආකෘති දෙකම මගින් පුරෝකථනය කරන ලද GCE රූප විද්‍යාවන් වෙන් කොට හඳුනාගත නොහැකි බවයි.   

අඳුරු පදාර්ථයේ ව්‍යාප්තිය අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා, පර්යේෂකයන් MW (ක්ෂීරපථය) වැනි මන්දාකිණිවල රූප විද්‍යාව අනුකරණය කළහ. මන්දාකිණි වටා ඇති අඳුරු පදාර්ථ හැලෝස් මෙන්ම මන්දාකිණිවල මධ්‍යම ප්‍රදේශ වටා ඇති අඳුරු පදාර්ථ හැලෝස් ඇනිසොට්‍රොපික් ආකෘතියේ උපකල්පනය කර ඇති පරිදි කලාතුරකින් ගෝලාකාර බව ඔවුන් සොයා ගත්හ. ඒ වෙනුවට, විශ්ලේෂණයෙන් සියලුම මන්දාකිණි සඳහා පැතලි අඳුරු පදාර්ථ ඝනත්ව ප්‍රක්ෂේපණයක් පෙන්නුම් කරන ලදී. මෙම අක්ෂීය නොවන අඳුරු පදාර්ථ (DM) ව්‍යාප්තිය විශ්වයේ ඉතිහාසයේ පළමු බිලියන තුන තුළ ක්ෂීරපථ මන්දාකිණියේ ඒකාබද්ධ ඉතිහාසය මගින් ද පෙන්නුම් කරන ලදී. GCE හි නිරීක්ෂණය කරන ලද රූප විද්‍යාව මධ්‍යම කලාපය පුරා සමතලා කර ඇති අතර එය සාමාන්‍යයෙන් පැරණි තරු (MSP) ව්‍යාප්තියේ ලක්ෂණයක් ලෙස සැලකේ. නව අධ්‍යයනයෙන් පෙන්නුම් කර ඇත්තේ අඳුරු පදාර්ථ (DM) සමාන පෙට්ටි ව්‍යාප්තියක් ජනනය කරන බවයි. මේ අනුව, නිරීක්ෂණය කරන ලද GCE සඳහා අඳුරු පදාර්ථ (DM) විනාශ කිරීම් සහ මිලි තත්පර පල්සර් (MSP) උපකල්පන දෙකම එක හා සමානව කළ හැකි බවයි.   

නිරීක්ෂණය කරන ලද GCE අඳුරු පදාර්ථ (DM) නිසාද නැතහොත් මිලි තත්පර ස්පන්දන (MSPs) නිසාද යන්න චෙරෙන්කොව් දුරේක්ෂ අරා නිරීක්ෂණාගාරය (CTAO) සහ දකුණු පුළුල් ක්ෂේත්‍ර ගැමා කිරණ නිරීක්ෂණාගාරය (SWGO) වැනි γ-කිරණ නිරීක්ෂණාගාර අනාගතයේදී ඔවුන්ගේ ටෙරා-ගැමා කිරණ අධ්‍යයනයන් සම්පූර්ණ කළ විට දැනගත හැකිය. මන්දාකිණි මධ්‍යයේ අඳුරු පදාර්ථයේ (DM) සමූලඝාතන නිෂ්පාදනයක් ලෙස නිපදවන ගැමා කිරණ, ආසන්න වශයෙන් 0.1 ටෙරා-ඉලෙක්ට්‍රෝන-වෝල්ට් (TeV) ක අතිශය ඉහළ ශක්ති මට්ටමක් සහිත අතිශය අධි-ශක්ති ෆෝටෝන වනු ඇත. සම්මත ගැමා කිරණ දුරේක්ෂවලට මෙම අධි-ශක්ති ෆෝටෝන සෘජුවම හඳුනාගත නොහැක. CTAO සහ SWGO වැනි අනාගත γ-කිරණ නිරීක්ෂණාගාර සඳහා ටෙරා-ගැමා කිරණ වැදගත් ඉලක්කයක් වනු ඇත.  

මෙම අධ්‍යයනය අභ්‍යවකාශයේ අඳුරු පදාර්ථ එහි සමූලඝාතන නිෂ්පාදන හරහා අනාවරණය කර ගැනීමේ ඉදිරි පියවරකි. කෙසේ වෙතත්, මන්දාකිණි මධ්‍යස්ථානයේ අඳුරු පදාර්ථ පැවතීම සඳහා අනාගතයේදී CTAO හෝ SWGO වැනි අතිශය අධි ශක්ති γ-කිරණ නිරීක්ෂණාගාර මගින් තහවුරු කිරීම අවශ්‍ය වනු ඇත. අඳුරු පදාර්ථ විද්‍යාවේ වඩාත් වැදගත් ප්‍රගතියක් වනුයේ ඕනෑම DM අංශුවක් සෘජුවම අනාවරණය කර ගැනීමයි.  

*** 

යොමුව:  

1. හොච්බර්ග්, වයි., කාන්, වයි.එෆ්., ලීන්, ආර්.කේ. සහ තවත් අය. අඳුරු පදාර්ථ හඳුනාගැනීම සඳහා නව ප්‍රවේශයන්. නැට් රෙව් භෞතික විද්‍යාව 4, 637–641 (2022). https://doi.org/10.1038/s42254-022-00509-4 

2. මිසියාසෙකා එම්. සහ රොසිබ් එන්. 2024. අඳුරු පදාර්ථ සෘජුවම හඳුනාගැනීම: විවේචනාත්මක සමාලෝචනයක්. සමමිතිය 2024, 16(2), 201; DOI: https://doi.org/10.3390/sym16020201  

3. Instituto de Física Corpuscular. අඳුරු පදාර්ථ සෙවීමේදී: නොපෙනෙන දේ හඳුනා ගැනීමට නව ප්‍රවේශයක්. 2025 අගෝස්තු 22. ලබා ගත හැකිය https://webific.ific.uv.es/web/en/content/search-dark-matter-new-approach-detecting-invisible 

4. මුරු එම්එම්, සහ තවත් අය 2025. ක්ෂීරපථ මන්දාකිනියේ සමාකරණවල අඳුරු පදාර්ථයේ ෆර්මි-ලැට් මන්දාකිණි මධ්‍යස්ථානයේ අතිරික්ත රූප විද්‍යාව. භෞතික සමාලෝචන ලිපි. 135, 161005. 2025 ඔක්තෝබර් 16 දින ප්‍රකාශයට පත් කරන ලදී. DOI: https://doi.org/10.1103/g9qz-h8wd . arXiv හි පූර්ව මුද්‍රණ අනුවාදය. 2025 අගෝස්තු 8 දින ඉදිරිපත් කරන ලදී. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.06314  

5. ජෝන්ස් හොප්කින්ස් විශ්ව විද්‍යාලය. පුවත් - ක්ෂීරපථයේ අද්භූත දිලිසීමක් අඳුරු පදාර්ථයේ සාක්ෂියක් විය හැකිය. 2025 ඔක්තෝබර් 16 දින පළ කරන ලදී. ලබා ගත හැකිය https://hub.jhu.edu/2025/10/16/mysterious-glow-in-milky-way-dark-matter/  

6. ලයිබ්නිස් තාරකා භෞතික විද්‍යා ආයතනය. පුවත් - ක්ෂීරපථය අඳුරු පදාර්ථ විනාශ වීම හේතුවෙන් ගැමා කිරණ අතිරික්තයක් පෙන්නුම් කරයි. 2025 ඔක්තෝබර් 17 දින පළ කරන ලදී. ලබා ගත හැකිය https://www.aip.de/en/news/milkyway-gammaray-darkmatter-annihilation/  

7. ෆර්මි ගැමා කිරණ අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂය. ලබා ගත හැක්කේ https://science.nasa.gov/mission/fermi/  

8. චෙරෙන්කොව් දුරේක්ෂ අරා නිරීක්ෂණාගාරය (CTAO). ලබා ගත හැක්කේ https://www.ctao.org/emission-to-discovery/science/  

9. දක්ෂිණ පුළුල් ක්ෂේත්‍ර ගැමා කිරණ නිරීක්ෂණාගාරය (SWGO). ලබා ගත හැක්කේ https://www.swgo.org/SWGOWiki/doku.php?id=swgo_rel_pub  

10. ටාටු නිරීක්ෂණාගාරය. විශ්වයේ අඳුරු පැත්ත. ලබා ගත හැක්කේ https://kosmos.ut.ee/en/dark-side-of-the-universe 

***