银河系伽马射线之谜：超级计算机模拟揭示暗物质起源新线索
近期，一项来自约翰霍普金斯大学的突破性研究为宇宙中最神秘的物质——暗物质——的存在提供了引人注目的新证据。科学家们发现，从银河系中心发出的神秘伽马射线辉光，可能正是暗物质存在的首个确凿证据。这些于10月16日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的研究成果指出，暗物质粒子之间的碰撞，可能是困扰天文学家十余年的过量伽马辐射的幕后推手。
超级计算机模拟揭示暗物质起源线索
由约瑟夫·西尔克（Joseph Silk）教授领导的研究团队，利用先进的超级计算机模拟技术，绘制出了迄今为止最逼真的银河系暗物质分布图。与以往研究不同的是，他们的模拟考虑了银河系复杂的形成历史，包括其在最初十亿年间如何通过吸收并合并较小的星系状系统而逐渐壮大。
约瑟夫·西尔克教授解释说：“暗物质主宰着宇宙，并将星系紧密维系在一起。其重要性不言而喻，科学家们一直在积极探索探测暗物质的方法。伽马射线，特别是银河系中心观测到的过量辐射，可能提供了首个关键线索。”
这种被称为“银河系中心GeV能量段过量辐射”（Galactic Center GeV Excess）的神秘伽马射线，最早由美国国家航空航天局（NASA）的费米伽马射线空间望远镜（Fermi Gamma-ray Space Telescope）于2009年探测到。这种球形辐射源在统计分析中达到了近40个标准差的显著性，使其成为探测暗物质最有力的潜在信号之一。
两大竞争理论的审视与对比
目前，关于这种过量辐射的成因主要存在两种理论：一是暗物质粒子之间的碰撞，二是来自快速旋转的中子星，即毫秒脉冲星的辐射。约翰霍普金斯大学的最新模拟结果显示，这两种解释都仍然具有可能性，但暗物质假说与观测数据提供了更紧密的匹配。
当研究人员在最先进的模拟中，纳入了真实的暗物质碰撞情景时，由此生成的伽马射线分布图与费米望远镜捕捉到的实际观测结果高度吻合。然而，如果采纳中子星理论，科学家们将需要假设存在比实际观测数量更多的毫秒脉冲星。
未来探测有望解决争议
这项研究正值暗物质探测工作的关键时刻。尽管进行了数十年的探索，传统的地下实验仍未能直接探测到暗物质粒子，这使得伽马射线过量辐射成为这些构成宇宙85%物质的难以捉摸粒子的最有力证据。
一个明确的答案可能来自于切伦科夫望远镜阵列（Cherenkov Telescope Array），这是一种预计将于2026年底投入运行的下一代伽马射线望远镜。这种新仪器的更高分辨率和能量范围，有望通过测量伽马射线是否具有脉冲星典型的高能量，或者与暗物质碰撞一致的较低能量，来区分这两种竞争理论。
约瑟夫·西尔克教授表示：“新数据有可能证实其中一种理论。或者，也许一无所获，届时这将成为一个更大的待解之谜。”
(来源：前途科技)
