宇宙里藏着个大秘密——占了总质量25%的暗物质,从来没人真的“看见”过。它像幽灵一样,不发光、不反射光,甚至不跟普通物质“打招呼”,却用引力拽着星系不散架。最近,天文学家可能终于抓住了它的“影子”。
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银河系外的“幽灵光晕”,藏着暗物质的信号?
东京大学的TomonoriTotani教授,用NASA费米伽马射线太空望远镜盯了15年,终于在银河系周围发现了像光晕一样的结构,里面飘着超强的伽马射线。这些射线的能量极高,而且刚好来自科学家预测的“暗物质聚集区”——银河系的halo区域(就是星系外围的“晕”)。
“之前银河系中心的伽马射线是集中在核心,这次的信号是散在halo里的,”Totani教授说,“这很可能是暗物质发出的辐射。”
这不是随便猜的——这些伽马射线的能量,刚好符合科学家对暗物质的一个关键猜想:WIMP粒子碰撞。
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暗物质不是“看不见”,是“摸不着”
暗物质到底是什么?科学家猜它是一种叫WIMP的粒子(弱相互作用大质量粒子)。这种粒子比质子大得多,却像幽灵一样——穿过多层钢板都不会碰到任何东西。但当两个WIMP撞在一起,就会“湮灭”,放出伽马射线——就像两个幽灵打架,撞出了火花。
之前我们只能通过引力“猜”暗物质在哪儿:比如星系旋转得太快,要是没有暗物质的引力拉着,恒星早飞出去了。但这次,Totani教授说,我们可能直接“看见”了暗物质的“火花”。
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WIMP碰撞的“烟花”,伽马射线里的暗物质痕迹
为什么说这些伽马射线是暗物质的“证据”?因为它们的能量刚好符合WIMP湮灭的预测。而且,这些射线来自“暗物质应该最多的地方”——银河系halo区域。
“如果是普通天体,比如恒星或黑洞,根本发不出这么高能量的伽马射线,”没参与研究的暗物质专家MoortsMuru博士说,“所以Totani的猜想很有道理。”
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这到底是暗物质,还是黑洞的“余波”?
不过,不是所有人都买账。约翰霍普金斯大学的JoeSilk教授就觉得,“结论下得太早了”。
他提出另一种可能:这些伽马射线可能来自银河系中心黑洞的一次大爆炸。100亿年前,黑洞爆发造出了“费米气泡”(星系两边的巨大结构),同时把大量高能粒子甩进太空。这些粒子和周围气体碰撞,也会产生伽马射线——“这可能才是真正的原因,”Silk教授说,“Totani没考虑到这个因素。”
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还要等更多“证据”,但已经迈出了一大步
Totani教授也承认,现在还不能100%确定这就是暗物质。他需要更多数据:比如附近的矮星系(暗物质占比更高)有没有同样的伽马射线信号?如果有,就能更确定这是暗物质的“指纹”。
“未来会有更多数据,”他说,“我相信这些数据会支持我的猜想。”
不管最终结论是什么,这次发现都是暗物质研究的一大步——我们终于从“猜”,变成了“直接找它的痕迹”。要是真的“看见”了暗物质,宇宙的拼图就补上了最重要的一块。
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