科学家寻找百年，或已发现暗物质

暗物质自首次被提出以来，一直是天文学最大的未解之谜之一。迄今为止，科学家只能通过观测其对普通物质的影响来间接研究它，例如它产生足够引力将星系凝聚在一起的方式。由于暗物质粒子不与电磁力相互作用——这意味着它们不吸收、反射或发射光，因此无法直接探测。

许多研究人员认为暗物质由弱相互作用大质量粒子（WIMPs）构成。这类粒子被认为比质子重，且与普通物质的相互作用极弱，因此极难探测。不过，理论指出当两个WIMP碰撞时，它们会相互湮灭并释放高能粒子，其中包括伽马射线光子。

科学家们多年来一直在暗物质应集中的区域（尤其是银河系中心）搜寻这些特定的伽马射线。利用费米伽马射线太空望远镜的新数据，东京大学的外谷智法教授如今认为，他已识别出与暗物质粒子湮灭相关的预测伽马射线信号。其研究成果发表在《宇宙学与天体粒子物理学杂志》上。

“我们探测到光子能量为200亿电子伏特（一种极高的能量）的伽马射线，它们在银河系中心方向延伸成类晕结构。这种伽马射线发射成分与暗物质晕的预期形状高度吻合。”外谷教授表示。

测量到的伽马射线能谱（描述发射强度如何变化）与假设的WIMP（质量约为质子500倍）湮灭的模型预测高度匹配。基于观测到的伽马射线强度估算的这些湮灭事件频率也在预期的理论范围内。

外谷解释道，这种伽马射线模式很难与其他已知来源或更常见的天体物理过程相匹配。因此，他认为这些数据很可能是人们长期寻找的暗物质伽马射线发射。

“如果这一发现正确，据我所知，这将是人类首次‘看见’暗物质。而且事实证明，暗物质是一种未包含在当前粒子物理标准模型中的新粒子。这标志着天文学和物理学的重大发展。”外谷说。

尽管外谷对自己的分析充满信心，但他强调独立验证至关重要。其他研究人员需要审查这些数据，以确认这种类晕辐射确实源于暗物质湮灭，而非其他天体物理源。

进一步的支持可能来自在其他暗物质富集区域发现相同的伽马射线信号。在银河系晕内运行的矮星系被认为特别有希望。“一旦积累更多数据，这一目标可能实现，若如此，将为伽马射线源于暗物质提供更有力的证据。”外谷补充道。

资助：本研究得到日本学术振兴会/文部科学省科研费（编号18K03692）的支持。