首次發現暗物質：一張奇怪的圖像顯示了構成宇宙 25% 的難以捉摸的物質的第一個直接證據

科學家們首次獲得了暗物質存在的直接證據，暗物質是一種難以捉摸的物質，佔宇宙的四分之一以上。

研究人員利用美國宇航局的費米望遠鏡，探測到銀河系周圍的“光暈狀”結構中出現的強大伽馬射線輻射。

它們的頻率和密度表明這可能是暗物質。

該研究的作者、東京大學的 Tomonori Totani 教授表示，這張可怕的圖像是人類第一次能夠“看到”這種神秘物質。

近二十年來，科學家們已經知道銀河系核心（稱為雙曲銀河中心（GC））發出伽馬射線輻射。

然而，圍繞我們銀河系的所謂“光環特徵”是科學家以前從未見過的。

戶谷教授在接受《每日郵報》採訪時解釋道：“雖然多餘的GC集中在銀河系中心，但我的光暈信號卻稀疏地分佈在整個光暈區域。

“我認為這強烈表明暗物質輻射的存在。”

暗物質的無形影響有助於解釋從星系旋轉到宇宙膨脹的一切。

儘管暗物質對現代物理學具有巨大的重要性，但科學家們只能通過測量其引力的影響來間接觀察暗物質。

現在，戶谷教授相信他終於找到了改變這一現狀的方法。

許多科學家認為，暗物質是由弱相互作用大質量粒子（WIMP）組成的。

WIMPS 比質子等普通粒子大得多，但它們不與常規物質相互作用，因此幾乎不可能被探測到。

然而，當兩個大質量粒子碰撞時，它們會湮滅並以伽馬射線輻射的形式釋放出光子波。

托塔尼教授利用美國宇航局費米伽馬射線太空望遠鏡 15 年的數據，觀察了銀河系中被認為暗物質聚集的區域。

在那裡，他發現含有“大量能量”的伽馬射線延伸到一個巨大的暈狀結構中，從星系中心出現。

近二十年來，科學家們已經知道銀河系中心會發出伽馬射線輝光。現在，一位科學家發現了可能由暗物質引起的更強信號

即使銀河系中心的光芒被遮擋，美國宇航局費米望遠鏡的數據也顯示出一個“光環狀”的強伽馬射線輻射區域，這可能是由暗物質粒子碰撞引起的。

這種能量正是從之前的研究預測暗物質最集中的地方發出的。

更令人興奮的是，這個能級正是一些科學家預期暗物質粒子碰撞產生的能級。

這可能是科學家第一次找到觀察暗物質本身的方法。

戶谷教授告訴《每日郵報》：“由於我們直接觀測暗物質發射的伽馬射線，我個人認為這可以被認為是‘直接觀測’。”

重要的是，光環特徵與之前觀察到的 GC 過量有很大不同。

電暈特徵不僅更廣泛，而且比過量 GC 中發現的伽馬輻射強十倍。

這一點至關重要，因為目前還沒有已知類型的恆星或黑洞能夠產生這種類型的能量。

萊布尼茨天體物理研究所的暗物質專家莫茨·莫羅博士（未參與這項研究）告訴《每日郵報》：“已知的恆星物體都沒有輻射出如此高水平的能量，因此圖塔尼強烈傾向於暗物質假說。”

這種光環信號產生的能量比來自銀河系中心的伽馬射線輻射強十倍，並且與研究人員期望從暗物質中找到的信號相匹配（如圖）。紅線和藍線顯示來自暗物質的預期信號，而圓圈顯示費米收集的數據點

雖然莫羅博士說這不是“確鑿的證據”，但他補充說，這“對理解暗物質有很大的推動作用”。

然而，並非所有人都相信。

約翰·霍普金斯大學的暗物質研究員喬·西爾克教授沒有參與這項研究，他告訴《每日郵報》，他認為發現暗物質的說法“為時過早”。

首先，戶谷教授對弱相互作用大質量粒子應產生的能量的預測遠高於一些科學家的計算。

“當然，我們的預測可能是錯誤的，但如果它們是正確的，我們應該會看到來自附近以暗物質為主的矮星系的伽馬射線信號，”西爾克教授說。

此外，Silk教授認為，這些強大的伽馬射線可能是大約100億年前銀河系中心黑洞發生的大規模爆炸的產物。

這次爆炸產生了被稱為“費米氣泡”的巨大結構，這些結構在銀河系的兩側延伸，但它也可能引發了強大的連鎖反應。

西爾克教授說：“他沒有考慮到這樣一個事實，即造成費米氣泡的這種爆炸與猛烈的激波鋒和已知的巨型粒子加速器的湍流磁場有關。”

並非所有人都相信這些結果，一些科學家認為伽馬射線輻射可能是由困在出現在星系平面上方和下方的“費米氣泡”（陰影部分）中的“高能粒子”產生的。

“因此，他們可以注入許多高能粒子，這些粒子的擴散和與周圍氣體的相互作用會產生額外的伽馬射線耀斑。”在這種情況下，我們沒有證據表明暗物質的存在。

戶谷教授在《宇宙學與天體粒子物理學雜誌》上發表的論文中承認，需要更多的觀測來證明這確實是暗物質。

如果其他應該含有大量暗物質的區域，例如附近的矮星系，也有類似的伽馬射線特徵，那將是他的主張的有力證據。

然而，研究人員仍然相信，未來更多的數據只會提供更多證據證明伽馬射線源自暗物質。