银河系中心神秘辉光或重塑重要宇宙理论

银河系中心一道神秘辉光已困扰天文学家十余年。新研究提出的一种解释，可能将重塑我们对暗物质的认知。

新的模拟显示，我们星系中心附近的暗物质是"扁平状"的，而非此前认为的球体。这一发现或许能为那道困扰天文学家十余年的神秘高能辉光的起源提供线索，尽管仍需更多研究来排除其他理论。

"当费米太空望远镜指向银河系中心时，它探测到了过量的伽马射线，"德国莱布尼茨天体物理研究所波茨坦分所及爱沙尼亚塔尔图大学的研究员莫里茨·米克尔·穆鲁通过电子邮件告诉媒体。"不同的理论竞相解释这种过量辐射的可能来源，但至今尚无定论。"

早期，科学家提出这种辉光可能来自暗物质粒子相互碰撞并湮灭。然而，该信号的扁平形状与大多数暗物质模型中假设的球形晕轮并不匹配。这种差异导致许多科学家更倾向于另一种解释，即涉及毫秒脉冲星 —— 那些会释放伽马射线的古老、快速旋转的中子星。

如今，由穆鲁领导并于10月16日发表在《物理评论快报》上的一项研究，对长期以来关于暗物质形状的假设提出了挑战。通过对银河系进行高级模拟，穆鲁及其同事发现，星系中心附近的暗物质并非完美的球体，而是扁平的 —— 正如观测到的伽马射线信号那样。

一个持久的宇宙谜题

伽马射线是能量最高的光形式。它们通常产生于宇宙中最极端的环境，例如剧烈的恒星爆炸和围绕黑洞旋转的物质。然而，即便在考虑了所有已知来源之后，天文学家仍持续发现来自银河系核心的、无法解释的辉光。

一种被提出的解释是，这种辐射源自暗物质 —— 这种不可见的物质构成了宇宙绝大部分的质量。一些模型表明，暗物质粒子偶尔会相互撞击，将其部分质量转化为伽马射线爆发。

"由于没有对暗物质的直接测量，我们对其知之甚少，"穆鲁说。"有一种理论认为暗物质粒子可以相互发生作用并湮灭。当两个粒子碰撞时，它们会以高能辐射的形式释放能量。"

但是，当伽马射线的扁平盘状形态与假想中的球状暗物质晕轮形态不符时，这一理论便失宠了。

重新思考暗物质的形状

穆鲁和他的同事们开始重新审视关于星系内部暗物质必定是球形的这一基本假设。他们使用了一套名为HESTIA的高分辨率计算机模拟，该模拟能在现实的宇宙环境中重建类似银河系的星系。研究团队借此研究了暗物质在星系中心附近的行为。

他们发现，过去的星系合并和引力相互作用会扭曲暗物质的分布，使其变平呈卵形或盒状 —— 很像在我们星系中心看到的恒星隆起。

"我们最重要的成果是指出了否定暗物质解释的一个原因源于一个简单的假设，"穆鲁说。"我们发现中心附近的暗物质并非球形 —— 它是扁平的。这让我们向利用来自银河系中心的线索来揭示暗物质本质的目标迈进了一步。"

这一修正后的图景意味着，由暗物质湮灭产生的预期伽马射线图案，可能很自然地看起来与天文学家观测到的非常相似。换句话说，暗物质的解释可能仅仅因为科学家使用了错误的形状而被低估了。

下一步方向

尽管新发现加强了暗物质作为伽马射线信号来源的论证，但并未终结这场辩论。为了区分暗物质和脉冲星，天文学家需要更精确的观测。

"对恒星解释而言，一个明确的迹象将是发现足够多的脉冲星来解释伽马射线辉光，"穆鲁说。"具有更高分辨率的新望远镜已经在建设中，这可能有助于解决这个问题。"

如果即将投入使用的新设备，例如平方公里阵列射电望远镜和切伦科夫望远镜阵列，能在银河系中心揭示出许多微小的、点状来源，这将支持脉冲星的解释。反之，如果辐射仍然是平滑且弥散的，那么暗物质场景将获得更多支持。

穆鲁指出，证明暗物质的'确凿证据'将是一个与理论预测精确匹配的信号，并补充说这样的确认需要改进的模型和更好的望远镜。"即使在下一代观测设备投入使用之前，我们的模型和预测也在稳步改进。一个未来的展望是寻找其他地方来检验我们的理论，例如附近矮星系的中心区域。"

伽马射线过量之谜已持续十余年，每一项新研究都为这个谜题添上一块拼图。无论这辉光是来自暗物质、脉冲星，还是某种完全出乎意料的东西，穆鲁的研究成果都凸显了星系结构本身可能蕴藏着关键线索。通过重塑我们对银河系黑暗核心的理解，科学家们正逐渐逼近现代天体物理学中最深刻的问题之一 —— 暗物质究竟是什么。

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