日本科学家称首次“看到”暗物质：银河系中心现高能伽马射线光晕

IT之家 11 月 26 日消息，东京大学天文学家户谷友则（戸谷友則）团队通过分析 NASA 费米伽马射线太空望远镜数据，在银河系中心探测到异常伽马射线信号，提出可能首次获得关于暗物质的“直接证据”。

该信号能量谱与理论预测的暗物质粒子湮灭特征高度吻合，可能标志着人类在近百年的探索之后首次“看见”占宇宙质量 85% 的神秘物质。相关成果已于 11 月 25 日及 26 日分载在《宇宙学与天体粒子物理学报》上（IT之家附 DOI 10.1088/1475-7516/2025/11/080）。

暗物质概念最早可追溯至 20 世纪 30 年代。瑞士天文学家弗里茨・兹威基在研究后发星系团时注意到，许多星系移动的速度远超可见质量所能解释，他因此提出 —— 宇宙中存在一种“不可见物质”以维系星系结构。

自暗物质首次被提出以来，它一直困扰着全球科研人员。因为它的粒子不与电磁力相互作用 —— 这意味着它们既不吸收光，也不反射光，更不会发射光，偏偏人类目前最主要的观测手段就是光。

迄今为止，科学家们只能通过观察暗物质对恒星和星系的影响（例如，它产生的引力足以阻止星系系统分崩离析）来间接研究它。目前科学界普遍估计，暗物质约占宇宙全部物质的 85%，而我们日常所见的普通物质仅占 15%。

多种理论认为暗物质由弱相互作用大质量粒子（WIMPs）构成，并预测当两个 WIMP 碰撞时会发生湮灭，释放出高能粒子，包括伽马射线光子。因此，研究者多年间持续以宇宙中暗物质密度高的区域（如银河系中心）为目标，搜寻特定能量范围的伽马射线信号。

核心发现

户谷友则团队在银河系中心探测到了能量约为 20 GeV 的超高能伽马射线，其呈晕状结构向外扩散。

他指出：“我们探测到的伽马射线能量达到 20 吉电子伏特，并向银河系中心区域呈现光晕状结构。这一辐射成分与暗物质晕结构的预期形状高度一致。”

能谱分析显示，该信号符合弱相互作用大质量粒子（WIMP）湮灭模型，预示暗物质粒子质量约为质子的 500 倍。研究者指出，这种辐射模式难以由常见的伽马射线来源（如超新星、脉冲星等）解释，因此被视为“来自暗物质的强烈指示”。

户谷表示：“如果这一结果正确，据我所知，这将标志着人类首次‘看到’暗物质。而暗物质是一种标准模型中不存在的新粒子，这意味着天文学与物理学领域的重要进展。”

尽管如此，研究团队也强调，结果仍需经过独立团队的复核。目前尚不能排除存在尚未识别的天体物理过程产生类似信号的可能性。

下一步验证的重要途径是在更多富含暗物质的天体（如银河系晕中的矮星系）中寻找相同能量的伽马射线。如若未来累积的数据能在其他区域发现相同信号，将为暗物质湮灭提供更强支撑。

若验证成立，此发现将突破两大认知边界：

• 首次实现暗物质直接观测，破解自 1933 年兹威基（Fritz Zwicky）提出暗物质概念以来的百年谜题；
• 证实暗物质是粒子物理标准模型之外的全新粒子，推动基础物理革新。