銀河系中心過量伽馬射線輝光，可能是暗物質第一個間接證據

銀河系心臟地帶有處過量伽馬射線區域長期困擾天文學家，分不清這些光芒來自暗物質粒子碰撞還是快速旋轉的大量脈衝星。現在新研究基於 NASA 費米伽馬射線太空望遠鏡數據，帶來迄今為止最令人信服解釋：銀河系過量伽馬射線光，可能就是我們苦尋已久的暗物質粒子碰撞湮滅留下之「殘影」。

暗物質、暗能量主宰著當前宇宙，前者維持星系穩定並影響宇宙大尺度結構，後者使宇宙加速膨脹，只是它們本質上不可見，天文學家一直在思考如何探測，而過去在銀河系中心觀察到的「過量」伽馬射線光可能是第一個暗物質有效證據。

多年來，望遠鏡觀測到銀河系中心總是存在一個伽馬射線「超額」區域，其伽馬射線輻射量比該處所有已知天體（如恆星、黑洞、脈衝星等）產生的伽馬射線總和還多，稱為「銀心 GeV 超量（Galactic Center GeV Excess，GCE）」，外觀呈球形，從銀心向外均勻擴散。

它的來源尚不確定，目前有 2 種主流假說：第一種為伽馬射線光來自該區域潛藏成千上萬顆未被發現的古老毫秒級脈衝星，第二種說法則認為伽馬射線光是暗物質粒子湮滅產物。

銀河中心過量伽馬射線可能源自暗物質

現在，約翰·霍普金斯大學團隊新研究透過新統計分析方法深入挖掘費米太空望遠鏡數據，排除其他主要天體物理學解釋，強烈表明「暗物質湮滅」是此現象頭號起因。

團隊將銀河系早期融合歷史納入模型，發現模擬得出的暗物質分布結果與費米望遠鏡觀測結果高度吻合，與脈衝星模型產生矛盾。

研究人員指出，銀河系形成早期曾併吞其他包含暗物質的小型類星系，隨著暗物質粒子被引力吸引到星系中心聚集，碰撞次數也隨之增加，而模擬顯示暗物質粒子相互碰撞湮滅產生的伽馬射線特性，與費米望遠鏡實際觀察到的訊號特性相同。

此外，如果伽馬射線源自大量分散的脈衝星，其分為應為「塊狀」或「顆粒狀」，然而數據並未發現塊狀結構，反而顯示伽馬射線光分布極「平滑」，大幅削弱脈衝星假說可信度，更匹配暗物質在銀河系中心周圍形成密度極高的球狀「暗物質暈」理論。

雖然這些已是迄今最強力間接證據，但仍不是暗物質「確鑿」證據，科學家需等待未來更多實驗獨立驗證，如：直接探測暗物質粒子與普通物質碰撞訊號的地下探測器、在實驗室創造暗物質粒子的粒子加速器、預計 2026 年底開始運行觀測銀心的切倫科夫望遠鏡陣列等。

論文發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）。

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（首圖來源：pixabay）

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