在太空中检测到的神秘光芒可能是暗物质在自我毁灭

从银河系中心发出的奇怪伽马射线光芒可能是人们长期以来寻找的指纹暗物质有证据表明，粒子相互湮灭。

一项涉及类银河系模拟的新研究工作表明，从该地区发出的神秘的、无法解释的额外伽马辐射同样可能是由于暗物质湮灭和毫秒造成的脉冲星——暗物质假说甚至可能略有优势。

“暗物质主宰着宇宙，将星系团结在一起。这是极其重要的，我们一直在拼命思考如何检测它。天体物理学家约瑟夫·西尔克说约翰霍普金斯大学。

“伽马射线，特别是我们在银河系中心观察到的多余光，可能是我们的第一个线索。”

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这种伽马射线辉光，称为银河中心 GeV 过量（GCE）的 10 月 1 日，此后一直困扰着天文学家它在 2009 年被发现来自美国宇航局费米伽马射线太空望远镜的数据。银河系中心的某种东西正在以宇宙中能量最高的光形式产生光芒，但无论它是什么，天文学家还没有确定它。

有两个主要候选人。其中之一是暗物质，悬在宇宙周围的神秘额外引力源，无法用构成我们直接探测到的一切的正常物质来解释。

我们不知道暗物质是什么，但一个假设的候选者正在弱相互作用大质量粒子，或者懦夫.科学家预测，当 WIMP 及其反粒子碰撞时，它们互相湮灭，在不同粒子（包括伽马射线光子）的阵雨中爆炸。

这其他候选人是毫秒脉冲星。这些是中子星在它们生命周期的最后阶段，由一颗大质量恒星的坍缩核心形成，该恒星在超新星爆炸中喷射出大部分物质。是什么造就了中子星一个脉冲星是它的极快的旋转.当它旋转时，它会发射无线电波、粒子和辐射束，包括 X 射线和伽马射线。当这些光束扫过时，脉冲星似乎在脉冲。

天文学家尚未探测到可能导致 GCE 的脉冲星数量，但有一些方法可以缩小可能性。应包括脉冲星的老恒星数量银河隆起– 银河系的中央气泡状区域 – 似乎形成了一个X形，而之前的研究表明银河系的暗物质晕是球形.

这些分布会对 GCE 的形状产生不同的影响。如果罪魁祸首是毫秒脉冲星，GCE 应该四四方方，而暗物质起源会产生更球形的形状。根据解释，费米数据表明 GCE 具有明显的四四方方分布。

在德国波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的宇宙学家穆里茨·米克尔·穆鲁 （Moorits Mihkel Muru） 的领导下，研究人员想知道这种盒子形状是否最终排除了 GCE 候选名单中的暗物质湮灭。

他们使用超级计算机对银河系的演化历史进行模拟，绘制暗物质的密度和分布图，并将其与用作毫秒脉冲星代理的旧恒星的分布进行比较。该团队没有模拟湮灭如何随时间增加，而是专注于当今的暗物质结构及其投射的伽马射线信号。

这些模拟的结果都是在大约 8 千秒差距的距离（太阳系与银河系中心的距离）观测到的，因此它们看起来就像我们在当前观测位置看到的那样。

他们发现暗物质晕可能不是完美的圆形，而是由于银河系的悠久历史而略微变平与其他星系的合并.当投影到银河系的天空图上时，它会因暗物质湮灭而产生四四方方的伽马射线辉光。

这表明扁平的形状不一定可以诊断毫秒脉冲星，但同样可能是暗物质的结果。

“GCE 的两种假设，即暗物质湮灭和毫秒脉冲星，根据形态、光谱和强度，同样合理，鉴于观察到的毫秒脉冲星的缺陷，暗物质假说在最后一个属性上可能略有优势，”研究人员在他们的论文中写道.

同样重要的是要注意，一些观察结果已经揭示略有不均匀的斑点在 GCE 中，正如毫秒脉冲星等点源所预期的那样。暗物质湮灭会产生更平滑的光芒。这项新研究并没有直接解决小规模的纹理问题，而这种质地一直在其他分析中探讨，但随着 GCE 的大规模形状不再排除暗物质，伽马辐射的两个源可能都在银河系中心活跃。

作者指出，即将建成的天文台，如切伦科夫望远镜阵列和南方宽视场伽马射线天文台，应该有助于区分这两种情况。

“我们可能会看到新数据并证实一种理论而不是另一种理论，”丝绸 说.“或者也许我们什么也找不到，在这种情况下，这将是一个更大的谜团需要解开。”

该研究已发表在物理评论快报.

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