हाम्रो गृह आकाशगंगाको केन्द्रमा रहेको डार्क म्याटर 

फर्मी टेलिस्कोपले हाम्रो गृह आकाशगंगाको केन्द्रमा अतिरिक्त γ-किरण उत्सर्जनको स्पष्ट अवलोकन गर्‍यो जुन गैर-गोलाकार र समतल देखिन्थ्यो। ग्यालेक्टिक सेन्टर एक्सेस (GCE) को रूपमा उल्लेख गरिएको, यो अतिरिक्त γ-किरण कमजोर अन्तरक्रिया गर्ने विशाल कणहरू (WIMPs), एक डार्क म्याटर कण उम्मेदवारको आत्म-विनाशको उत्पादनको रूपमा उत्पन्न हुने डार्क म्याटरको सम्भावित हस्ताक्षर हो। यद्यपि, ग्यालेक्टिक केन्द्रमा अवलोकन गरिएको अतिरिक्त γ-किरण पुरानो मिलिसेकेन्ड पल्सर (MSPs) को कारणले पनि हुन सक्छ। अहिलेसम्म, यो मानिएको थियो कि डार्क म्याटर (DM) को कारणले GCE आकारविज्ञान गोलाकार हुनेछ। हालैको सिमुलेशन अध्ययनले DM को कारणले गामा-किरण आकारविज्ञान उल्लेखनीय रूपमा गैर-गोलाकार र समतल हुन सक्छ भनेर प्रकट गर्दछ। यसको अर्थ अवलोकन गरिएको GCE को लागि डार्क म्याटर (DM) विनाश र मिलिसेकेन्ड पल्सर (MSPs) परिकल्पना दुवै समान रूपमा सम्भव छन्। डार्क म्याटर (DM) को विनाशमा उत्पादित गामा किरणहरूको ऊर्जा स्तर लगभग ०.१ टेरा-इलेक्ट्रोन-भोल्ट (TeV) को अत्यन्त उच्च हुनेछ। मानक गामा-रे टेलिस्कोपहरूले यी उच्च-ऊर्जा फोटोनहरू प्रत्यक्ष रूपमा पत्ता लगाउन सक्दैनन्। त्यसैले, चेरेन्कोभ टेलिस्कोप एरे वेधशाला (CTAO) र दक्षिणी वाइड-फिल्ड गामा-रे वेधशाला (SWGO) जस्ता टेरा γ-रे वेधशालाहरूद्वारा अध्ययन पूरा भएपछि ग्यालेक्टिक सेन्टर एक्सेस (GCE) को डार्क म्याटर (DM) मोडेलको पुष्टिकरण सम्भव हुनेछ।

१९३३ मा फ्रिट्ज ज्विकीले देखे कि कोमा क्लस्टरमा द्रुत गतिमा चल्ने आकाशगंगाहरू कुनै न कुनै रूपमा अदृश्य तर पर्याप्त गुरुत्वाकर्षण प्रभावले आकाशगंगाहरूलाई टुक्रिनबाट रोक्नको लागि अतिरिक्त पदार्थको उपस्थिति बिना एकसाथ रहन र स्थिर रहन सक्दैनन्। उनले यस्तो अदृश्य पदार्थलाई जनाउन "डार्क म्याटर" शब्द प्रयोग गरे। १९६० को दशकमा, भेरा रुबिनले अँध्यारो पदार्थको बारेमा हाम्रो बुझाइमा महत्त्वपूर्ण योगदान पुर्‍याए। उनले एन्ड्रोमेडा र अन्य आकाशगंगाहरूको बाहिरी किनारमा रहेका ताराहरू केन्द्रतिर ताराहरूको गति जत्तिकै छिटो गतिमा घुमिरहेका थिए भनेर उल्लेख गरिन्। सबै अवलोकन गरिएका पदार्थहरूको दिइएको योगफलको लागि, आकाशगंगा अलग्गिएको हुनुपर्छ जसले गर्दा आकाशगंगाहरूलाई एकसाथ राख्ने र तिनीहरूलाई उच्च गतिमा घुमाउन लगाउने केही अतिरिक्त अदृश्य पदार्थको उपस्थिति आवश्यक पर्दछ। एन्ड्रोमेडा आकाशगंगाको परिक्रमा वक्रहरूको उनको मापनले अँध्यारो पदार्थको प्रारम्भिक प्रमाण प्रदान गर्‍यो।  

अब हामीलाई थाहा छ कि डार्क म्याटरले प्रकाश वा विद्युत चुम्बकीय बलसँग अन्तर्क्रिया गर्दैन। यसले प्रकाश वा अन्य कुनै पनि विद्युत चुम्बकीय विकिरणहरू अवशोषित, परावर्तित वा उत्सर्जन गर्दैन र अदृश्य छ त्यसैले यसलाई अँध्यारो भनिन्छ। तर यो गुरुत्वाकर्षण रूपमा समूहबद्ध हुन्छ र साधारण पदार्थमा गुरुत्वाकर्षण प्रभाव पार्छ, र यसरी नै अन्तरिक्षमा यसको उपस्थिति सामान्यतया अनुमान गरिन्छ। ग्यालेक्सीहरू अँध्यारो पदार्थको गुरुत्वाकर्षण प्रभावद्वारा सन्तुलनमा एकसाथ राखिन्छन् जुन ब्रह्माण्डको द्रव्यमान ऊर्जा सामग्रीको २६.८% जति हुन्छ जबकि हामी सबै बनेका सबै ब्यारियोनिक साधारण पदार्थ सहित सम्पूर्ण अवलोकनयोग्य ब्रह्माण्डले ब्रह्माण्डको ४.९% मात्र बनाउँछ। ब्रह्माण्डको द्रव्यमान ऊर्जा सामग्रीको बाँकी ६८.३% अँध्यारो ऊर्जा हो।  

अँध्यारो पदार्थ वास्तवमा के हो भनेर थाहा छैन। यसमा कुनै आधारभूत कणहरू छैनन् मानक मोडेल अँध्यारो पदार्थ हुन आवश्यक गुणहरू छन्। सायद, मानक मोडेलमा कणहरूका साझेदारहरू रहेका काल्पनिक "सुपरसिमेट्रिक कणहरू" ले अँध्यारो पदार्थ बनाउँछन्। सायद अँध्यारो पदार्थको समानान्तर संसार छ। WIMPs (कमजोर अन्तरक्रिया गर्ने विशाल कणहरू), अक्षहरू, वा बाँझ न्यूट्रिनोहरू मानक मोडेलभन्दा बाहिरका परिकल्पित कणहरू हुन् जुन अग्रणी उम्मेदवारहरू हुन्। यद्यपि, त्यस्ता कणहरूको पत्ता लगाउनमा अहिलेसम्म कुनै सफलता प्राप्त भएको छैन।  

त्यहाँ धेरै परियोजनाहरू छन् (जस्तै XENON प्रयोग, डार्कसाइड-२०के परियोजना, युरेका प्रयोग, र RES-NOVA का थप वस्तुहरू) हाल डार्क म्याटर कणहरूको प्रत्यक्ष पत्ता लगाउनको लागि चलिरहेको छ। यी प्रायः तरल नोबल ग्यास डिटेक्टरहरू वा क्रायोजेनिक डिटेक्टरहरू हुन् जुन डार्क म्याटर कणहरूको अन्तरक्रियाबाट कमजोर संकेतहरू पत्ता लगाउन डिजाइन गरिएको हो। यद्यपि, धेरै नयाँ दृष्टिकोणहरूको बावजुद, कुनै पनि परियोजनाले अहिलेसम्म कुनै पनि डार्क म्याटर कणलाई प्रत्यक्ष रूपमा पत्ता लगाउन सकेको छैन। 

अँध्यारो पदार्थको अप्रत्यक्ष प्रमाणको लागि, कसैले अँध्यारो पदार्थको गुरुत्वाकर्षण प्रभावहरू खोज्न सक्छ, जस्तै फ्रिट्ज ज्विकी र भेरा रुबिनले अवलोकन गरिएको साधारण पदार्थको गति असमान रूपमा उच्च भए तापनि आकाशगंगाहरू कसरी एकसाथ राखिन्छन् भनेर अध्ययन गरेर अँध्यारो पदार्थ पत्ता लगाएका थिए। लेन्सिङ (प्रकाशको झुकाव) को गुरुत्वाकर्षण प्रभाव र अन्तरिक्षमा ताराहरूको गतिमा पर्ने प्रभावले पनि अँध्यारो पदार्थको उपस्थितिको अप्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान गर्न सक्छ। थप रूपमा, अन्तरिक्षमा अँध्यारो पदार्थका कणहरू एकअर्कासँग ठोक्किँदा सिर्जना हुने विनाश उत्पादनहरू (जस्तै गामा-किरण, न्यूट्रिनो र ब्रह्माण्डीय किरणहरू) ले पनि अँध्यारो पदार्थको उपस्थितिलाई संकेत गर्न सक्छ। अँध्यारो पदार्थका कणहरूको विनाशका उत्पादनहरूको आधारमा अँध्यारो पदार्थको भविष्यवाणी गरिएको एउटा यस्तो स्थान हाम्रो गृह आकाशगंगा मिल्की वेको केन्द्र हो।  

हाम्रो गृह आकाशगंगा मिल्की वेको केन्द्रमा अँध्यारो पदार्थको पत्ता लगाउने  

मिल्की वे (MW) को केन्द्रमा अत्यधिक फैलिएको माइक्रोवेभ केन्द्रीय चमकको संकेतहरू थिए। WIMP डार्क म्याटर एनिहिलेसनमा उत्पन्न हुने सापेक्षिक इलेक्ट्रोन र पोजिट्रोनहरूबाट सिंक्रोट्रोन उत्सर्जनको कारणले अतिरिक्त चमक हुने प्रस्ताव गरिएको थियो, त्यसैले केही सय GeV सम्मको ऊर्जा दायरामा विस्तारित फैलिएको γ-रे सिग्नलको भविष्यवाणी गरिएको थियो। पछि, फर्मी-लार्ज एरिया टेलिस्कोप (LAT) ले γ-रे सिग्नल पत्ता लगायो जुन ग्यालेक्टिक सेन्टर एक्सेस (GCE) को रूपमा पहिचान गरिएको थियो। चाँडै, यो महसुस भयो कि ग्यालेक्टिक सेन्टर एक्सेस (GCE) पुरानो न्यूट्रोन ताराहरू (मिलिसेकेन्ड पल्सर) को कारणले पनि हुन सक्छ। यो सोचिएको थियो कि GCE को आकारविज्ञान महत्त्वपूर्ण हुनेछ - सममित गोलाकार आकारको GCE डार्क म्याटर (DM) कणहरूको विनाशबाट γ-रे उत्सर्जनको सूचक हुनेछ जबकि GCE को समतल आकारविज्ञान मिलिसेकेन्ड पल्सर (MSP) बाट γ-रे उत्सर्जनको सूचक हुनेछ।  

फर्मी-लार्ज एरिया टेलिस्कोप (LAT) द्वारा मिल्की वे ग्यालेक्टिक केन्द्रको विस्तृत अवलोकनले समतल एस्फेरिसिटी प्रकट गर्‍यो। सामान्यतया, कसैले अवलोकन गरिएको एस्फेरिसिटीलाई पुराना ताराहरू (MSP) सँग जोड्न सक्छ तर १६ अक्टोबर २०२५ मा प्रकाशित हालैको अध्ययनले निष्कर्ष निकालेको छ कि पुराना ताराहरू (MSP) र डार्क म्याटर (DM) विनाश मोडेलहरू दुवैद्वारा भविष्यवाणी गरिएको GCE आकारहरू अविभाज्य छन्।   

अँध्यारो पदार्थको वितरण अध्ययन गर्न, अनुसन्धानकर्ताहरूले MW (मिल्की वे) जस्तो आकाशगंगाहरूको आकारविज्ञानको सिमुलेशन गरे। उनीहरूले पत्ता लगाए कि आकाशगंगाहरू वरिपरि र आकाशगंगाहरूको केन्द्रीय क्षेत्रहरू वरिपरि कालो पदार्थको प्रभामण्डलहरू एनिसोट्रोपिक मोडेलमा अनुमान गरिएझैं विरलै गोलाकार थिए। यसको सट्टा, विश्लेषणले सबै आकाशगंगाहरूको लागि समतल कालो पदार्थ घनत्व प्रक्षेपण देखायो। यो गैर-अक्षीय सममित कालो पदार्थ (DM) वितरण ब्रह्माण्डको इतिहासमा पहिलो तीन अरब वर्षमा मिल्की वे आकाशगंगाको मर्जिंग इतिहासद्वारा पनि देखाइएको थियो। GCE को अवलोकन गरिएको आकारविज्ञान केन्द्रीय क्षेत्र माथि समतल छ, जुन सामान्यतया पुरानो तारा (MSP) वितरणको विशेषता मानिन्छ। नयाँ अध्ययनले देखाएको छ कि कालो पदार्थ (DM) ले समान बक्सी वितरण उत्पन्न गर्दछ। यसरी, अवलोकन गरिएको GCE को लागि कालो पदार्थ (DM) विनाश र मिलिसेकेन्ड पल्सर (MSPs) परिकल्पना दुवै समान रूपमा सम्भव छन्।   

अवलोकन गरिएको GCE डार्क म्याटर (DM) को कारणले हो वा मिलिसेकेन्ड पल्सर (MSPs) को कारणले हो भन्ने कुरा भविष्यमा चेरेन्कोभ टेलिस्कोप एरे अब्जर्भेटरी (CTAO) र साउदर्न वाइड-फिल्ड गामा-रे अब्जर्भेटरी (SWGO) जस्ता γ-रे वेधशालाहरूले आफ्नो टेरा-गामा किरण अध्ययन पूरा गरेपछि थाहा हुनेछ। ग्यालेक्टिक केन्द्रमा डार्क म्याटर (DM) को विनाश उत्पादनको रूपमा उत्पादित गामा किरणहरू लगभग ०.१ टेरा-इलेक्ट्रोन-भोल्ट (TeV) को अत्यधिक उच्च ऊर्जा स्तरको साथ अल्ट्रा-उच्च-ऊर्जा फोटनहरू हुनेछन्। मानक गामा-रे टेलिस्कोपहरूले यी उच्च-ऊर्जा फोटनहरू प्रत्यक्ष रूपमा पत्ता लगाउन सक्दैनन्। टेरा-गामा किरणहरू CTAO र SWGO जस्ता भविष्यका γ-रे वेधशालाहरूको लागि महत्त्वपूर्ण लक्ष्य हुनेछन्।  

यो अध्ययन अन्तरिक्षमा यसको विनाश उत्पादनहरू मार्फत अँध्यारो पदार्थको पहिचानमा एक कदम अगाडि छ, यद्यपि ग्यालेक्टिक केन्द्रमा अँध्यारो पदार्थको उपस्थितिको लागि भविष्यमा CTAO वा SWGO जस्ता अति-उच्च ऊर्जा γ-रे वेधशालाहरू द्वारा पुष्टिकरण आवश्यक पर्नेछ। अँध्यारो पदार्थको विज्ञानमा धेरै महत्त्वपूर्ण प्रगति कुनै पनि DM कणको प्रत्यक्ष पहिचान हुनेछ।  

*** 

सन्दर्भ:  

1. होचबर्ग, वाई., कान, वाईएफ, लीन, आरके एट अल। डार्क म्याटर पत्ता लगाउने नयाँ दृष्टिकोणहरू। नेट रेभ फिजिक्स ४, ६३७–६४१ (२०२२)। https://doi.org/10.1038/s42254-022-00509-4 

2. मिसियास्जेका एम. र रोसिब एन. २०२४। अँध्यारो पदार्थको प्रत्यक्ष पहिचान: एक आलोचनात्मक समीक्षा। सममिति २०२४, १६(२), २०१; DOI: https://doi.org/10.3390/sym16020201  

3. इन्स्टिट्युटो डे फिजिका कर्पस्कुलर। अँध्यारो पदार्थको खोजीमा: अदृश्य पत्ता लगाउने नयाँ दृष्टिकोण। २२ अगस्ट २०२५। मा उपलब्ध छ https://webific.ific.uv.es/web/en/content/search-dark-matter-new-approach-detecting-invisible 

4. मुरु एमएम, एट अल २०२५। फर्मी-एलएटी ग्यालेक्टिक सेन्टर एक्सेस मोर्फोलोजी अफ डार्क म्याटर इन सिमुलेशन अफ द मिल्की वे ग्यालेक्सी। फिजिकल रिभ्यू लेटर। १३५, १६१००५। प्रकाशित १६ अक्टोबर २०२५। डीओआई: https://doi.org/10.1103/g9qz-h8wd । arXiv मा प्रिप्रिन्ट संस्करण। ८ अगस्ट २०२५ मा पेश गरिएको। DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.06314  

5. जोन्स हप्किन्स विश्वविद्यालय। समाचार - दुधको बाटोमा रहस्यमय चमक अँध्यारो पदार्थको प्रमाण हुन सक्छ। १६ अक्टोबर २०२५ मा पोस्ट गरिएको। मा उपलब्ध छ https://hub.jhu.edu/2025/10/16/mysterious-glow-in-milky-way-dark-matter/  

6. लाइबनिज इन्स्टिच्युट फर एस्ट्रोफिजिक्स। समाचार - मिल्की वेले डार्क म्याटर एनिहिलेसनको कारण गामा रेको अतिरिक्तता देखाउँछ। १७ अक्टोबर २०२५ मा पोस्ट गरिएको। मा उपलब्ध छ। https://www.aip.de/en/news/milkyway-gammaray-darkmatter-annihilation/  

7. फर्मी गामा-रे स्पेस टेलिस्कोप। उपलब्ध छ https://science.nasa.gov/mission/fermi/  

8. चेरेन्कोभ टेलिस्कोप एरे वेधशाला (CTAO)। मा उपलब्ध छ https://www.ctao.org/emission-to-discovery/science/  

9. दक्षिणी वाइड-फिल्ड गामा-रे वेधशाला (SWGO)। मा उपलब्ध छ https://www.swgo.org/SWGOWiki/doku.php?id=swgo_rel_pub  

10. टार्टु वेधशाला। ब्रह्माण्डको अँध्यारो पक्ष। मा उपलब्ध छ https://kosmos.ut.ee/en/dark-side-of-the-universe 

***