銀河系中心神秘輝光或重塑重要宇宙理論

銀河系中心一道神秘輝光已困擾天文學家十余年。新研究提出的一種解釋，可能將重塑我們對暗物質的認知。

新的模擬顯示，我們星系中心附近的暗物質是"扁平狀"的，而非此前認為的球體。這一發現或許能為那道困擾天文學家十余年的神秘高能輝光的起源提供線索，盡管仍需更多研究來排除其他理論。

"當費米太空望遠鏡指向銀河系中心時，它探測到了過量的伽馬射線，"德國萊布尼茨天體物理研究所波茨坦分所及愛沙尼亞塔爾圖大學的研究員莫里茨·米克爾·穆魯通過電子郵件告訴媒體。"不同的理論競相解釋這種過量輻射的可能來源，但至今尚無定論。"

早期，科學家提出這種輝光可能來自暗物質粒子相互碰撞并湮滅。然而，該信號的扁平形狀與大多數暗物質模型中假設的球形暈輪并不匹配。這種差異導致許多科學家更傾向于另一種解釋，即涉及毫秒脈沖星 —— 那些會釋放伽馬射線的古老、快速旋轉的中子星。

如今，由穆魯領導并于10月16日發表在《物理評論快報》上的一項研究，對長期以來關于暗物質形狀的假設提出了挑戰。通過對銀河系進行高級模擬，穆魯及其同事發現，星系中心附近的暗物質并非完美的球體，而是扁平的 —— 正如觀測到的伽馬射線信號那樣。

一個持久的宇宙謎題

伽馬射線是能量最高的光形式。它們通常產生于宇宙中最極端的環境，例如劇烈的恒星爆炸和圍繞黑洞旋轉的物質。然而，即便在考慮了所有已知來源之后，天文學家仍持續發現來自銀河系核心的、無法解釋的輝光。

一種被提出的解釋是，這種輻射源自暗物質 —— 這種不可見的物質構成了宇宙絕大部分的質量。一些模型表明，暗物質粒子偶爾會相互撞擊，將其部分質量轉化為伽馬射線爆發。

"由于沒有對暗物質的直接測量，我們對其知之甚少，"穆魯說。"有一種理論認為暗物質粒子可以相互發生作用并湮滅。當兩個粒子碰撞時，它們會以高能輻射的形式釋放能量。"

但是，當伽馬射線的扁平盤狀形態與假想中的球狀暗物質暈輪形態不符時，這一理論便失寵了。

重新思考暗物質的形狀

穆魯和他的同事們開始重新審視關于星系內部暗物質必定是球形的這一基本假設。他們使用了一套名為HESTIA的高分辨率計算機模擬，該模擬能在現實的宇宙環境中重建類似銀河系的星系。研究團隊借此研究了暗物質在星系中心附近的行為。

他們發現，過去的星系合并和引力相互作用會扭曲暗物質的分布，使其變平呈卵形或盒狀 —— 很像在我們星系中心看到的恒星隆起。

"我們最重要的成果是指出了否定暗物質解釋的一個原因源于一個簡單的假設，"穆魯說。"我們發現中心附近的暗物質并非球形 —— 它是扁平的。這讓我們向利用來自銀河系中心的線索來揭示暗物質本質的目標邁進了一步。"

這一修正后的圖景意味著，由暗物質湮滅產生的預期伽馬射線圖案，可能很自然地看起來與天文學家觀測到的非常相似。換句話說，暗物質的解釋可能僅僅因為科學家使用了錯誤的形狀而被低估了。

下一步方向

盡管新發現加強了暗物質作為伽馬射線信號來源的論證，但并未終結這場辯論。為了區分暗物質和脈沖星，天文學家需要更精確的觀測。

"對恒星解釋而言，一個明確的跡象將是發現足夠多的脈沖星來解釋伽馬射線輝光，"穆魯說。"具有更高分辨率的新望遠鏡已經在建設中，這可能有助于解決這個問題。"

如果即將投入使用的新設備，例如平方公里陣列射電望遠鏡和切倫科夫望遠鏡陣列，能在銀河系中心揭示出許多微小的、點狀來源，這將支持脈沖星的解釋。反之，如果輻射仍然是平滑且彌散的，那么暗物質場景將獲得更多支持。

穆魯指出，證明暗物質的'確鑿證據'將是一個與理論預測精確匹配的信號，并補充說這樣的確認需要改進的模型和更好的望遠鏡。"即使在下一代觀測設備投入使用之前，我們的模型和預測也在穩步改進。一個未來的展望是尋找其他地方來檢驗我們的理論，例如附近矮星系的中心區域。"

伽馬射線過量之謎已持續十余年，每一項新研究都為這個謎題添上一塊拼圖。無論這輝光是來自暗物質、脈沖星，還是某種完全出乎意料的東西，穆魯的研究成果都凸顯了星系結構本身可能蘊藏著關鍵線索。通過重塑我們對銀河系黑暗核心的理解，科學家們正逐漸逼近現代天體物理學中最深刻的問題之一 —— 暗物質究竟是什么。

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