ডার্ক ম্যাটারের বাইনারি মডেল গ্যালাকটিক সেন্টারের গামা-রশ্মি বিকিরণ এবং বামন ছায়াপথগুলোর 'নীরবতা'র ব্যাখ্যা দিচ্ছে

একটি নতুন তাত্ত্বিক ধারণা প্রস্তাব করছে যে, মহাবিশ্বের ভরের প্রায় ৮৫ শতাংশ গঠনকারী ডার্ক ম্যাটার বা অদৃশ্য বস্তু সম্ভবত কোনো একক কণা নয়, বরং দুটি ভিন্ন উপাদানের সমন্বয়ে গঠিত একটি বাইনারি বা দ্বৈত ব্যবস্থা। এই হাইপোথিসিসটি দীর্ঘকাল ধরে চলে আসা এমন কিছু পর্যবেক্ষণমূলক অসঙ্গতি দূর করার লক্ষ্য নির্ধারণ করেছে, যা ডার্ক ম্যাটারের প্রচলিত একক মডেলগুলোকে (যেমন উইম্পস বা উইকলি ইন্টারঅ্যাক্টিং ম্যাসিভ পার্টিকেলস-এর ওপর ভিত্তি করে তৈরি মডেল) প্রশ্নের মুখে ফেলেছিল।

ডার্ক ম্যাটারের অন্যতম জোরালো দাবিদার হিসেবে বিবেচিত উইম্পস (WIMPs) সংক্রান্ত প্রচলিত ধারণা অনুযায়ী মনে করা হতো যে, এগুলো শুধুমাত্র মহাকর্ষ এবং দুর্বল নিউক্লীয় বলের মাধ্যমে মিথস্ক্রিয়া করে। তবে লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডারসহ বিভিন্ন পরীক্ষা-নিরীক্ষায় উইম্পস সম্পর্কে কোনো অকাট্য প্রমাণ না পাওয়ায় বিজ্ঞানীদের মনোযোগ এখন বিকল্প মডেলগুলোর দিকে সরে যাচ্ছে। 'dSph-ফোবিক ডার্ক ম্যাটার' মডেলের প্রধান উদ্ভাবনী দিক হলো ডার্ক ম্যাটারের আচরণ সম্ভবত পারিপার্শ্বিক অবস্থার ওপর নির্ভর করে, যা স্থানীয় ঘনত্ব এবং মহাকর্ষীয় বলের পরিবর্তনের সাথে সাথে বদলে যায়। এই মডেলটি দাবি করে যে, গামা-রশ্মি নির্গমনের মতো পরোক্ষ সংকেত শনাক্ত করার জন্য ডার্ক ম্যাটারের উভয় উপাদানের একইসাথে উপস্থিতি এবং তাদের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া প্রয়োজন, যা মূলত তাদের বিলুপ্তি বা অ্যানিহিলেশন প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করে।

অ্যাশার বার্লিন, জশুয়া ফস্টার, ড্যান হুপার এবং গর্ডান কর্নিয়াইচসহ একদল গবেষক ফার্মিল্যাবের মতো প্রতিষ্ঠানের সহায়তায় এই তত্ত্বটি উদ্ভাবন করেছেন। ৯ এপ্রিল ২০২৬ তারিখে 'জার্নাল অফ কসমোলজি অ্যান্ড অ্যাস্ট্রোপার্টিকেল ফিজিক্স' (JCAP)-এ তাদের 'dSph-ফোবিক ডার্ক ম্যাটার' শীর্ষক গবেষণাপত্রটি প্রকাশিত হয়। এই বাইনারি কাঠামোটি গ্যালাকটিক সেন্টারে গামা-রশ্মির আধিক্যের (GCE) রহস্য সরাসরি ব্যাখ্যা করে—যা মূলত ফার্মি স্পেস টেলিস্কোপ দ্বারা শনাক্ত করা গামা-রশ্মির একটি অব্যাখ্যাত স্ফীতি। মিল্কিওয়ে বা ছায়াপথের চাকতির চারপাশের গোলীয় অঞ্চলে ফোটনের এই আধিক্যকে আগে কেবল ডার্ক ম্যাটারের বিলুপ্তি বা অ্যানিহিলেশন দিয়ে ব্যাখ্যা করা সম্ভব ছিল, কিন্তু বামন উপবৃত্তাকার (dSph) ছায়াপথগুলোতে ডার্ক ম্যাটারের উচ্চ ঘনত্ব থাকা সত্ত্বেও সেখানে এমন সংকেতের অনুপস্থিতি এক বিশাল বৈপরীত্যের সৃষ্টি করেছিল।

বামন ছায়াপথগুলোকে এই হাইপোথিসিস পরীক্ষার জন্য আদর্শ 'ল্যাবরেটরি' হিসেবে বিবেচনা করা হয়, কারণ এগুলোতে গ্যাস এবং নবীন নক্ষত্রের পরিমাণ কম থাকায় পালসার বা ব্ল্যাক হোল থেকে উৎপন্ন পটভূমিগত শব্দ বা নয়েজ সর্বনিম্ন থাকে। 'dSph-ফোবিক ডার্ক ম্যাটার' মডেলটি এই অসঙ্গতির সমাধান দেয় এবং প্রস্তাব করে যে, গ্যালাকটিক সেন্টারের উচ্চ ঘনত্ব এবং শক্তিশালী মহাকর্ষীয় পরিবেশে উভয় উপাদানের সম্মিলিত অ্যানিহিলেশন ঘটে, যার ফলে পর্যবেক্ষণকৃত গামা-রশ্মি উৎপন্ন হয়। অন্যদিকে, বামন ছায়াপথগুলোর দুর্বল মহাকর্ষীয় প্রভাব হালকা কণাগুলোর সাথে ভারী কণাগুলোর সংঘর্ষের জন্য প্রয়োজনীয় গতিশক্তি অর্জনে বাধা সৃষ্টি করতে পারে, ফলে সেখানে শনাক্তযোগ্য সংকেত অবদমিত হয়। ফার্মিল্যাবের গর্ডান কর্নিয়াইচ উল্লেখ করেছেন যে, যদি ডার্ক ম্যাটারের একক কণা সম্পর্কিত তত্ত্বটি সঠিক হতো, তবে এই বস্তুর উচ্চ ঘনত্ব সম্পন্ন অন্যান্য অঞ্চলেও আমাদের একই ধরনের বিকিরণ দেখতে পাওয়ার কথা ছিল।

স্থানীয় পরিস্থিতির ওপর ডার্ক ম্যাটারের এই নির্ভরশীলতার সত্যতা যাচাই এখন ভবিষ্যতের জ্যোতির্বিজ্ঞান সংক্রান্ত জরিপগুলোর ফলাফলের ওপর নির্ভর করছে। ইউরোপীয় স্পেস এজেন্সির (ESA) 'ইউক্লিড' মিশনকে এই তত্ত্বের একটি চূড়ান্ত পরীক্ষা হিসেবে দেখা হচ্ছে, যার গুরুত্বপূর্ণ মহাজাগতিক তথ্য ২০২৬ সালের অক্টোবরের মধ্যে পাওয়া যাবে বলে আশা করা হচ্ছে। ২০২৩ সালের জুলাই মাসে উৎক্ষেপণ করা ইউক্লিড টেলিস্কোপটি মহাকর্ষীয় লেন্সিং পদ্ধতি ব্যবহার করে ১০ বিলিয়ন বছরের মহাজাগতিক ইতিহাসের কোটি কোটি ছায়াপথ থেকে আসা আলোর বিকৃতি পরিমাপের মাধ্যমে ডার্ক ম্যাটার বণ্টনের একটি ত্রিমাত্রিক মানচিত্র তৈরি করছে। তার ছয় বছরের মিশন শেষে ইউক্লিড প্রায় ১৫০ কোটিরও বেশি ছায়াপথের ছবি ধারণ করবে, যা হয় এই বাইনারি মডেলকে নিশ্চিত করবে অথবা মিলিসেকেন্ড পালসারের মতো বিকল্প সংকেতগুলোর সম্ভাবনাকে এগিয়ে দেবে। বিজ্ঞানীরা আশা করছেন যে, ইউক্লিড থেকে প্রাপ্ত ভবিষ্যতের তথ্যগুলো বামন ছায়াপথ থেকে সত্যিই গামা-রশ্মি নির্গত হচ্ছে কি না তা স্পষ্ট করতে সাহায্য করবে, যা এই হাইপোথিসিসটি যাচাইয়ের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।