在过去的十年左右，科学家们注意到地球正在受到比预期多得多的反物质轰击。现在，他们正在逐渐接近这种奇怪轰击的源头，初步将其与神秘的暗物质联系起来，暗物质被认为构成了宇宙中大约五分之六的物质。
每个普通物质粒子都有一个反物质对应物，质量相等但电荷相反。例如，带负电的电子的反粒子是带正电的正电子，这种粒子构成了从外太空撞击地球大气层顶部的反物质的大部分。当一个粒子遇到它的反粒子时，它们会相互湮灭，通常会释放出称为伽马射线的能量光子作为结果。
2008 年，研究人员使用太空载荷PAMELA（反物质物质探索和轻核天体物理学）探测器发现，撞击地球的高能质子的数量大约是标准模型预测的三倍。这些结果后来被费米伽马射线太空望远镜以及安装在国际空间站上的阿尔法磁谱仪（AMS-02）证实。从那时起，天体物理学家一直在争论所有这些过剩的正电子可能来自哪里。
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一种有希望的解释是：过剩可能来自附近的脉冲星，这些脉冲星是已死亡的大质量恒星快速旋转的残骸，它们在旋转时会剧烈地喷射出正电子和各种其他高能粒子。一种更奇特的可能性是，这种反物质是由暗物质的衰变粒子释放出来的，天文学家迄今为止仅通过其对普通物质的明显引力效应“探测”到了这种理论上不可见的物质。
为了查看脉冲星是否可以解决这个反物质难题，一个国际研究团队分析了来自高海拔水切伦科夫（HAWC）伽马射线天文台的数据，该天文台位于墨西哥城以东约四小时车程的火山侧翼。当来自湮灭的正电子的伽马射线撞击地球大气层时，它们会撕裂原子，产生以接近光速向下冲的粒子簇射。当这些簇射撞击 HAWC 的 300 个波纹钢罐中的水时，会产生微小的闪光。观察者可以检测并记录这些闪光，并使用它们来推断触发粒子级联的伽马射线的能量和宇宙起源。
科学家们专注于来自两个可能用正电子轰击地球的附近脉冲星附近的伽马射线——Geminga 和 PSR B0656+14，它们分别位于距离地球约 815 和 950 光年处。“HAWC 扫描大约三分之一的头顶天空，让我们第一次从广角视角看到天空中的高能光，”该研究的合著者、马里兰大学帕克分校的粒子天体物理学家乔丹·古德曼说。“在 HAWC 之前，有一些天文台对高能伽马射线非常敏感，但它们的视野相对有限。有了 HAWC，我们可以看到伽马射线是如何从这些脉冲星扩散到广阔的天空区域的。”研究人员在 11 月 17 日的《科学》杂志上详细介绍了他们的发现。
古德曼和他的同事使用 HAWC 绘制了这些脉冲星的正电子产生的伽马射线辐射在每个大约 65 光年的天空区域中辐射的方式。他们发现，每个脉冲星都被一种浑浊的“雾”所包围，只有相对较少的正电子可以逃逸并撞击地球。当正电子撞击宇宙微波背景辐射（宇宙大爆炸留下的光子）时，它们会帮助形成这种伽马射线雾。通过绘制每个脉冲星周围雾的范围，HAWC 团队可以估计大多数正电子可以移动的速度和距离。他们的研究结果表明，这些脉冲星“不可能是 AMS-02 和之前的实验测量的过量正电子的来源”，路易斯安那州立大学的粒子天体物理学荣誉退休教授约翰·韦费尔说，他没有参与这项研究。
即便如此，正电子过剩仍然是“天体物理学中最激动人心的谜团之一”，威斯康星大学麦迪逊分校的粒子天体物理学家贾斯汀·范登布鲁克说，他也与这项工作无关。可能正电子来自其他常规天体物理来源，例如黑洞从附近的伴星吸取气体产生的高能粒子。或者它们确实来自脉冲星，但与 HAWC 团队假设的路径相比，它们以更复杂的路径穿过太空到达地球。随着 HAWC 和即将到来的切伦科夫望远镜阵列从更多附近的脉冲星收集数据，可能会有更多的确定性。
不过，就目前而言，当涉及到反物质谜团的所有潜在嫌疑人时，“唯一剩下的似乎是暗物质，”古德曼说。“我们并不是说 AMS 和 PAMELA 检测到的是暗物质——我们只是说，我们已经为其他主要嫌疑人（即脉冲星）提供了不在场证明。”