https://reurl.cc/9b4VyY (银河系伽玛射线强度分布图。灰色区域为银盘区域,为避免宇
宙射线干扰,该区域在分析中被排除)
依照牛顿万有引力定律
离星系中心远的天体应该转得较慢
然而实际观测到的速度曲线在星系边缘处几乎是平坦的
为拟合这种曲线
星系中需要大量不可见物质以提供额外的质量和重力
也就是暗物质
暗物质占宇宙总质量的85%
它不与电磁力作用也不发光
在众多可能组成暗物质的成分中
最热门的是大质量弱交互作用粒子(WIMPs)
这种粒子比质子重且只通过弱核力和引力产生相互作用
虽然大强子对撞机从未测到WIMP
但根据标准模型
暗物质粒子也是它们自身的反粒子
当暗物质粒子因重力吸引而碰撞时会互相湮灭并将其质量依照E=mc^2转化为能量
这些能量会以伽玛射线,粒子及其反粒子的形式释放出来
因此科学家可以透过观测星系的伽玛射线来寻找暗物质
东京大学的户谷友则分析费米伽玛射线太空望远镜15年的银河系晕区观测数据时
发现伽玛射线图谱中有个具有统计显著性的过剩讯号
其光谱峰值约在 20 GeV 附近
其分布是集中在银河系中心且向外扩散的晕状
这与WIMPs理论预估的伽马射线讯号高度吻合
如果这真的是WIMPs
那么其质量为0.5–0.8 TeV(500个质子)
此结果很难以其他天文现象来解释
这是史上最强烈的WIMPs证据
也是首次测到符合暗物质理论的讯号
如果其他团队在银河系的矮星系也能侦测到具有20GeV峰值的伽马射线
这将有力地支持户谷友则的成果