หวังสลัวว่ารังสีแกมมาสามารถเปิดเผยสสารมืดได้

การกระจายตัวของดาวในทางช้างเผือกชี้ไปที่แหล่งกำเนิดแสงที่มากเกินไปบัตรโทรศัพท์ทางดาราศาสตร์ซึ่งคาดว่าน่าจะมาจากสสารมืดลึกลับ ดูเหมือนว่าจะมีสาเหตุมาจากแหล่งทางโลกมากกว่า

การเรืองแสงของแสงพลังงานสูงโดยไม่ทราบสาเหตุจากใจกลางทางช้างเผือก 

ซึ่งพบครั้งแรกในปี 2552 ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีความหวังที่จะกำจัดสสารมืดให้ดีขึ้น ( SN: 11/20/10, p. 11 ) จนถึงขณะนี้ สารที่ไม่ระบุชื่อนั้นถูกตรวจพบโดยแรงโน้มถ่วงของมันในเรื่องอื่นเท่านั้น

นักฟิสิกส์คิดว่าแสงที่กระฉับกระเฉงที่รู้จักกันในชื่อรังสีแกมมาอาจถูกปลดปล่อยออกมาโดยการทำลายอนุภาคของสสารมืดที่บดขยี้แกนดาราจักร ( SN: 17/17/14, p. 8 ) แต่การวิเคราะห์ที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 6 สิงหาคมในNature Astronomyชี้ให้เห็นว่าแสงไม่ได้มาจากสสารมืด ในทางกลับกัน รังสีแกมมาอาจถูกผู้อาศัยในกาแล็กซี่อื่นพ่นออกมา เช่น ดาวฤกษ์ที่ตายแล้วที่กำลังหมุนอยู่ซึ่งเรียกว่าพัลซาร์ ซึ่งทราบกันดีอยู่แล้วว่าให้กำเนิดแสง

นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาการกระจายตัวของรังสีแกมมาเพื่อหาจุดกำเนิดของแสง คาดว่าสสารมืดจะปกคลุมทางช้างเผือกในรัศมีทรงกลมที่ไม่มีรูปร่าง แต่ดาวในดาราจักรนั้นกระจัดกระจายต่างกันไป โดยอาศัยอยู่ในจานบางที่มีส่วนนูนตรงกลางทางช้างเผือก นักวิจัยพบว่าบริเวณต่างๆ ของกาแลคซีที่รังสีแกมมามาจากนั้นเข้ากันได้ดีกว่ากับการกระจายตัวของดาวฤกษ์มากกว่าสสารมืด

ผลการศึกษาล่าสุดอื่นๆยังทำให้เกิดข้อสงสัยว่ารังสีแกมมาเกิดจากสสารมืด ( SN: 5/27/17, p. 15 ) บดบังความหวังอันสดใสของนักวิทยาศาสตร์

เนื่องจากรัศมีแรกของสสารไม่ใหญ่มาก จึงบีบอัดก๊าซที่ติดอยู่เพียงเล็กน้อย และวัสดุจึงไม่เคยมีอุณหภูมิที่สูงกว่า 1,000 เคลวินมากนัก ที่อุณหภูมินั้น ก๊าซมีพลังงานเพียงพอที่จะกระตุ้นโมเลกุลไฮโดรเจน แต่ไม่ใช่ไฮโดรเจนอะตอม โมเลกุลที่ตื่นเต้นทำให้ก๊าซเย็นลงโดยเปลี่ยนความร้อนของพวกมันเป็นรังสี ซึ่งจะหลบหนีออกสู่อวกาศ อย่างไรก็ตาม โมเลกุลไฮโดรเจนเป็นสารหล่อเย็นที่ด้อยกว่าไฮโดรเจนอะตอมมาก

การจำลองแสดงให้เห็นว่าเมฆก๊าซภายในรัศมีสสารมืด-เย็นแต่ละดวงนั้นมีน้ำหนักมากถึง 1,000 เท่าของดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นรุ่นมวลเบาของเมฆโมเลกุลขนาดยักษ์ที่ก่อตัวขึ้นในเวลาต่อมาซึ่งให้กำเนิดดาวหลายพันดวงในทางช้างเผือก และดาราจักรอื่นอีกนับไม่ถ้วน ที่แกนกลางของเมฆแต่ละก้อน มวลของวัตถุที่มีมวลประมาณเท่ากับดวงอาทิตย์ควบแน่นอย่างรวดเร็ว แต่ก่อนที่สสารที่มีขนาดเล็กและค่อนข้างหนาแน่นนี้มีโอกาสที่จะกลายเป็นดาวฤกษ์ที่ค่อนข้างเบา มีก๊าซที่มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ 100 ดวงซ้อนอยู่ด้านบน มันถูกทำให้เย็นลงด้วยโมเลกุลไฮโดรเจนเช่นกัน

กระบวนการทั้งหมด ตั้งแต่รัศมีดวงแรกจนถึงดาวดวงแรก 

เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วภายในเวลาไม่เกิน 10,000 ปี ซึ่งไม่มีเวลาสำหรับวัสดุที่จะแตกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย แต่กลับเกิดดาวมวลสูงเพียงดวงเดียว เมื่อดาวฤกษ์ที่คล้ายกันปรากฏขึ้นทั่วทั้งจักรวาลหลังจากบิกแบงไม่กี่ร้อยล้านปี ยุคมืดของจักรวาลก็สิ้นสุดลง

ดาวฤกษ์ดวงแรกเหล่านี้ แต่ละดวงมีน้ำหนัก 50 ถึง 300 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ “เป็นสัตว์หายากมาก” บรอมม์ตั้งข้อสังเกต “ถ้าเราสามารถมองดูจักรวาลได้ มันก็จะดูน่าเบื่อ มืดมน มืดมิดด้วยแสงไฟเพียงเล็กน้อย” Bromm พร้อมด้วย Paolo S. Coppi และ Richard B. Larson จาก Yale University ใน New Haven, Conn. อธิบายแบบจำลองของพวกเขาในบทความล่าสุดหลายฉบับในAstrophysical Journal

แต่นั่นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของเรื่องราวที่บอกเล่าโดยโมเดลใหม่ แม้ว่าดวงดาวเหล่านี้จะส่องสว่างจักรวาล แต่ก็อยู่ได้ไม่นาน เช่นเดียวกับดาวมวลมากส่วนใหญ่ พวกมันส่องแสงด้วยอัตราที่โกรธจัดและหมดไฟอย่างรวดเร็วภายในเวลาเพียง 3 ล้านปี การระเบิดของซุปเปอร์โนวาที่ยุติชีวิตช่วงสั้น ๆ ของดาวมวลสูงอย่างยิ่งรุ่นแรกนี้มีพลังมากกว่าซุปเปอร์โนวา 1987A ที่มีชื่อเสียงถึง 100 เท่า ซึ่งนักดาราศาสตร์เคยพบเห็นในดาราจักรใกล้เคียงเมื่อ 15 ปีที่แล้ว

การระเบิดในช่วงแรกมีผลกระทบหลายประการสำหรับดาวฤกษ์รุ่นอนาคตและการก่อตัวของดาราจักรแรก Abel กล่าว ซุปเปอร์โนวายุคแรกเหล่านี้หลอมรวมและพ่นธาตุแรกที่นักดาราศาสตร์คิดว่าเป็นโลหะออกสู่อวกาศ อะตอมใดๆ ก็ตามที่หนักกว่าฮีเลียม โดยการสร้างมลพิษให้กับพื้นที่ด้วยโลหะในช่วงเริ่มต้นดังกล่าว ดาวฤกษ์ดวงแรกได้เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของวัตถุดิบที่มีอยู่สำหรับการสร้างดาวดวงใหม่ โลหะยังแผ่ความร้อนออกไปได้ดีกว่ากระป๋องไฮโดรเจน ซึ่งเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับก๊าซอัดเพื่อทำให้เย็นลงและก่อตัวเป็นดาว

การเริ่มต้นของอวกาศด้วยโลหะประกบกับการสังเกตสเปกตรัมของแสงจากควาซาร์ที่อยู่ห่างไกล แสงจากบีคอนที่เจิดจ้าเหล่านี้ทะลุผ่านเมฆก๊าซจำนวนมากและดาราจักรที่เพิ่งเกิดใหม่เมื่อเดินทางสู่โลก และการแผ่รังสีที่ดูดกลืนโดยระบบที่แทรกแซงเหล่านี้บ่งชี้ถึงองค์ประกอบของพวกมัน

จนถึงตอนนี้ ไม่ว่านักดาราศาสตร์ในสมัยก่อนจะดูโดยใช้ควอซาร์ที่อยู่ห่างไกลที่สุดเท่าที่รู้จักมาสักเพียงใด พวกเขายังไม่พบเมฆที่ปราศจากโลหะ