天文学家识别出暗物质毁灭的特征

来自银河系中心区域的异常伽马射线发射的伪彩色图像;这种发射被怀疑来自暗物质湮灭

在该图像中,从总量中减去了传统源的发射

该地区大约有五度;最亮的发射是红色和最微弱的蓝色

通过研究银河系中伽马射线发射的空间分布,天文学家认为他们已经确定了暗物质湮灭的特征

我们生活在一个戏剧性的天体物理学时代

像系外行星,合并黑洞的重力波或宇宙加速等突破性发现似乎每十年到达一次,甚至更频繁

但也许没有发现对我们对“已知宇宙”的掌握更加出乎意料,神秘和具有挑战性,而不是认识到宇宙中的绝大多数物质无法被直接看到

这件事被称为“暗物质”,其性质未知

根据普朗克卫星的最新结果,仅有4.9%的宇宙由普通物质构成(即由原子或其成分组成的物质)

其余的是暗物质,它通过对恒星和其他正常物质的引力影响得到了坚定的检测

暗能量是一个独立的组成部分

了解这种无处不在但神秘的物质是现代天体物理学的首要目标

一些天文学家推测暗物质除了重力外还可能具有与普通物质相同的另一种性质:它可能有两种物质,即物质和反物质,它们在接触时会湮灭并发出高能辐射

此类中的主要粒子类称为弱相互作用的大质量粒子(WIMPS)

如果确实发生暗物质湮灭,暗物质理论性质的选择范围将大大缩小

CfA天文学家Doug Finkbeiner和一个同事团队声称已经确定了暗物质湮灭的这种特征

他们研究了银河系中伽马射线发射的空间分布,特别是银河系中心区域的伽马射线发射

该区域相对较近并且具有高物质密度(并且名义上也具有高暗物质密度)

如果发生暗物质湮灭,预计伽马射线的位置会很明亮

实际上,从延伸数百光年的区域可以看到大的伽马射线特征(还有较暗的发射向外延伸数千光年)

然而,还有其他可能的解释,最值得注意的是伽马射线来自大量快速旋转的脉冲星,一些超新星的核灰烬

科学家们重新审视了之前发表的一系列伽马射线观测结果,采用了谨慎的新数据简化方法,以便更准确地约束发射的位置,并且他们对伽马射线发射的几种观测能量状态中的每一种都这样做

脉冲星具有独特的空间分布:它们位于发现恒星的位置,主要位于星系的平面

该团队能够高度重视伽马射线发射的分布与简单湮灭暗物质模型的预测非常一致,但不太可能与脉冲星解释一致

他们的结果,如果得到证实,将是对暗物质性质的理解中令人印象深刻的突破,暗物质是宇宙的主要成分

PDF研究的副本:来自中央银河系的伽马射线信号的特征:令人信服的消灭黑暗物质的案例资料来源:哈佛 - 史密森尼天体物理中心

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