在太空中檢測到的神秘光芒可能是暗物質(zhì)在自我毀滅

從銀河系中心發(fā)出的奇怪伽馬射線光芒可能是人們長期以來尋找的指紋暗物質(zhì)有證據(jù)表明，粒子相互湮滅。

一項涉及類銀河系模擬的新研究工作表明，從該地區(qū)發(fā)出的神秘的、無法解釋的額外伽馬輻射同樣可能是由于暗物質(zhì)湮滅和毫秒造成的脈沖星——暗物質(zhì)假說甚至可能略有優(yōu)勢。

“暗物質(zhì)主宰著宇宙，將星系團結(jié)在一起。這是極其重要的，我們一直在拼命思考如何檢測它。天體物理學(xué)家約瑟夫·西爾克說約翰霍普金斯大學(xué)。

“伽馬射線，特別是我們在銀河系中心觀察到的多余光，可能是我們的第一個線索。”

相關(guān)：銀河系核心有什么東西在發(fā)光，我們可能更接近解開這個謎團

這種伽馬射線輝光，稱為銀河中心 GeV 過量（GCE）的 10 月 1 日，此后一直困擾著天文學(xué)家它在 2009 年被發(fā)現(xiàn)來自美國宇航局費米伽馬射線太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)。銀河系中心的某種東西正在以宇宙中能量最高的光形式產(chǎn)生光芒，但無論它是什么，天文學(xué)家還沒有確定它。

有兩個主要候選人。其中之一是暗物質(zhì)，懸在宇宙周圍的神秘額外引力源，無法用構(gòu)成我們直接探測到的一切的正常物質(zhì)來解釋。

我們不知道暗物質(zhì)是什么，但一個假設(shè)的候選者正在弱相互作用大質(zhì)量粒子，或者懦夫.科學(xué)家預(yù)測，當(dāng) WIMP 及其反粒子碰撞時，它們互相湮滅，在不同粒子（包括伽馬射線光子）的陣雨中爆炸。

這其他候選人是毫秒脈沖星。這些是中子星在它們生命周期的最后階段，由一顆大質(zhì)量恒星的坍縮核心形成，該恒星在超新星爆炸中噴射出大部分物質(zhì)。是什么造就了中子星一個脈沖星是它的極快的旋轉(zhuǎn).當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時，它會發(fā)射無線電波、粒子和輻射束，包括 X 射線和伽馬射線。當(dāng)這些光束掃過時，脈沖星似乎在脈沖。

天文學(xué)家尚未探測到可能導(dǎo)致 GCE 的脈沖星數(shù)量，但有一些方法可以縮小可能性。應(yīng)包括脈沖星的老恒星數(shù)量銀河隆起– 銀河系的中央氣泡狀區(qū)域 – 似乎形成了一個X形，而之前的研究表明銀河系的暗物質(zhì)暈是球形.

這些分布會對 GCE 的形狀產(chǎn)生不同的影響。如果罪魁禍?zhǔn)资呛撩朊}沖星，GCE 應(yīng)該四四方方，而暗物質(zhì)起源會產(chǎn)生更球形的形狀。根據(jù)解釋，費米數(shù)據(jù)表明 GCE 具有明顯的四四方方分布。

在德國波茨坦萊布尼茨天體物理研究所的宇宙學(xué)家穆里茨·米克爾·穆魯 （Moorits Mihkel Muru） 的領(lǐng)導(dǎo)下，研究人員想知道這種盒子形狀是否最終排除了 GCE 候選名單中的暗物質(zhì)湮滅。

他們使用超級計算機對銀河系的演化歷史進行模擬，繪制暗物質(zhì)的密度和分布圖，并將其與用作毫秒脈沖星代理的舊恒星的分布進行比較。該團隊沒有模擬湮滅如何隨時間增加，而是專注于當(dāng)今的暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其投射的伽馬射線信號。

這些模擬的結(jié)果都是在大約 8 千秒差距的距離（太陽系與銀河系中心的距離）觀測到的，因此它們看起來就像我們在當(dāng)前觀測位置看到的那樣。

他們發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)暈可能不是完美的圓形，而是由于銀河系的悠久歷史而略微變平與其他星系的合并.當(dāng)投影到銀河系的天空圖上時，它會因暗物質(zhì)湮滅而產(chǎn)生四四方方的伽馬射線輝光。

這表明扁平的形狀不一定可以診斷毫秒脈沖星，但同樣可能是暗物質(zhì)的結(jié)果。

“GCE 的兩種假設(shè)，即暗物質(zhì)湮滅和毫秒脈沖星，根據(jù)形態(tài)、光譜和強度，同樣合理，鑒于觀察到的毫秒脈沖星的缺陷，暗物質(zhì)假說在最后一個屬性上可能略有優(yōu)勢，”研究人員在他們的論文中寫道.

同樣重要的是要注意，一些觀察結(jié)果已經(jīng)揭示略有不均勻的斑點在 GCE 中，正如毫秒脈沖星等點源所預(yù)期的那樣。暗物質(zhì)湮滅會產(chǎn)生更平滑的光芒。這項新研究并沒有直接解決小規(guī)模的紋理問題，而這種質(zhì)地一直在其他分析中探討，但隨著 GCE 的大規(guī)模形狀不再排除暗物質(zhì)，伽馬輻射的兩個源可能都在銀河系中心活躍。

作者指出，即將建成的天文臺，如切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列和南方寬視場伽馬射線天文臺，應(yīng)該有助于區(qū)分這兩種情況。

“我們可能會看到新數(shù)據(jù)并證實一種理論而不是另一種理論，”絲綢 說.“或者也許我們什么也找不到，在這種情況下，這將是一個更大的謎團需要解開?！?/p>

該研究已發(fā)表在物理評論快報.

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