神秘光芒照亮银河系，是暗物质在发光吗？

多年来，天文学家一直对银河系中心附近一种微弱且广泛分布的伽马射线辉光感到困惑。这种神秘光芒的来源尚不明确，主要有两种可能性：它可能源于暗物质粒子的碰撞，或是来自被称为毫秒脉冲星的快速旋转中子星。10月16日发表在《物理评论快报》上的一项新研究表明，目前这两种解释似乎同样合理。如果多余的伽马辐射并非来自衰老的恒星，那么它可能代表着暗物质真实存在的首个确凿证据。

“暗物质主导着宇宙并将星系凝聚在一起。它的影响极为重大，我们一直在绞尽脑汁思考如何探测它，”该研究的合著者约瑟夫· Silk 说，他是约翰·霍普金斯大学的物理学和天文学教授，同时也是巴黎天体物理研究所和索邦大学的研究员。“伽马射线，特别是我们在银河系中心观测到的这种多余光芒，可能是我们的第一个线索。”

为探索这一谜团，Silk 和一个国际科学家团队利用先进的超级计算机模型绘制了暗物质在银河系中最可能存在的位置，首次将银河系的早期历史和演化纳入其中。如今的银河系是一个基本自给自足的系统，很少有物质进出。然而，在其最初的十亿年里，它吸收了许多较小的、富含暗物质的星系，这些星系合并形成了它的结构。随着暗物质粒子聚集并向星系核心集中，它们发生碰撞的可能性增加了。

当研究团队将这些更真实的相互作用纳入模型时，所得的模拟结果与美国宇航局费米伽马射线太空望远镜的实际伽马射线观测结果高度吻合。这些匹配的图谱构成了一个三方面的证据，表明银河系中心多余的伽马射线可能源自暗物质。研究人员表示，暗物质粒子碰撞产生的伽马射线会产生与现实观测中相同的信号和特性——尽管这并非确凿证据。

来自重新活跃起来的快速旋转的老年中子星——即毫秒脉冲星——发出的光也可能解释现有的伽马射线图谱、测量结果和信号特征。但研究人员称，这种毫秒脉冲星理论并不完美。要使这些计算成立，研究人员必须假设存在比观测到的更多的毫秒脉冲星。

答案可能随着一个名为切伦科夫望远镜阵列的巨大新型伽马射线望远镜的建成而揭晓。研究人员认为，这种高分辨率望远镜能够测量高能信号，其数据将帮助天体物理学家解开这一矛盾。研究团队正计划一项新实验，以测试银河系的这些伽马射线是否具有更高能量（这意味着它们来自毫秒脉冲星），还是暗物质碰撞产生的低能产物。

“在我看来，清晰的信号将是确凿的证据，”Silk 说。与此同时，研究人员将致力于预测在几个环绕银河系的选定矮星系中应该在哪里找到暗物质。一旦他们绘制出预测图谱，就可以将其与高分辨率数据进行比较。“我们有可能看到新数据并确认其中一种理论，”Silk 说，“或者我们可能什么也找不到，那样的话，这将是一个更需要解决的巨大谜团。”

要点总结：银河系中心发出一种奇怪的伽马射线辉光，科学家们正努力揭开其背后的原因。一种主要理论认为，暗物质粒子碰撞并释放短暂的伽马射线闪光，这可能解释这种辉光。研究人员利用强大的超级计算机重现了银河系的形成过程，以预测暗物质以及此类碰撞产生的伽马射线信号会出现在哪里。模拟图谱与真实望远镜数据相符，表明这种辉光可能确实来自暗物质相互作用，尽管仍需要更多证据来证实。