工作笔记

二级分类:

银河系中心可能充满暗物质粒子


 据英国《新科学家》周刊网站10月16日报道,银河系的中心表现异常,其原因可能在于暗物质。2009年,费米伽马射线太空望远镜的观测显示,来自银河系中心的伽马射线密集程度高得惊人,这一现象被称为银河系中心伽马射线过量(GCE)。现在,模拟结果暗示,这些伽马射线可能来自暗物质粒子的湮灭。

自首次发现GCE现象以来,科学家一直在就其由何引起进行激烈争论,多年来出现了两种主要解释。第一种是,它可能来自迄今未被观测到的一个脉冲星群体。脉冲星是一种快速旋转的中子星,能喷射出强大的辐射束。

第二个解释是,它可能来自弱相互作用大质量粒子(WIMP),长期以来,这些粒子一直是构成暗物质的主要候选者。这些粒子几乎不会与常规物质的粒子发生相互作用,但如果其中两个粒子碰巧互相撞击,它们就会湮灭并产生伽马射线爆发。

近年来,有关暗物质的解释不再受到青睐,部分原因是直接搜索WIMP一无所获。伦敦大学国王学院的杰夫·格鲁伯说:“考虑到暗物质的存在缺乏直接证据,尽管科学家进行了灵敏的探测,但有关暗物质的解释仍然需要进行进一步的举证。”

这种解释退居次要位置的另一个原因是,人们预计银河系中心的暗物质呈球形,但GCE并非球形,而是中心呈扁平状。然而,美国约翰斯·霍普金斯大学的约瑟夫·西尔克及其同事进行的新模拟表明,这可能根本不是问题。

这些模拟比此前对GCE的研究更详细考虑了银河系的历史。西尔克说:“我们知道,数十亿年前,银河系与一些更小的星系合并,它们给银河系带来了暗物质。这段历史的一个后果是,没有一个头脑正常者会认为银河系的中心呈球形对称。”

模拟结果证明了这一点,合并导致暗物质的扁平分布,与GCE的分布形状相吻合。

这让有关暗物质的解释重新进入人们的考虑范围。但有一个谜团尚未解开,脉冲星也仍是一个可行的解释。格鲁伯说:“这充其量只是让局面变得模棱两可。”

现有的伽马射线观测站还不足以区分这两种解释,但科学家应该能够用切连科夫望远镜阵列天文台解决这个问题。该天文台正在加那利群岛和智利处于建设之中,预计将于2026年开始进行观测。

西尔克说:“从某种意义上说,我们有50%的可能性发现大量的暗物质,但需要用新的望远镜才能解决这个问题。”如果GCE是暗物质造成的,那它将给人们提供有史以来了解这种奇特、神秘的物质的最佳机会。(编译/刘晓燕)