本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
银河系中心附近有暗物质活动吗?当暗物质粒子发生碰撞时,情况可能确实如此。尽管这些粒子是不可见的,但我们仍然可以在理论上看到它们碰撞时造成的混乱。正是这种想法促使物理学家们在银河系中搜寻暗物质碰撞的蛛丝马迹。如果发现一对伽马射线从恰当的位置发出,那么您可能已经找到了令人垂涎的暗物质谜团的线索。
现在,一个由科学家组成的合作团队使用费米伽马射线太空望远镜的大面积望远镜仪器(Fermi–LAT)证实,在银河系中心附近观察到了一条不寻常的伽马射线谱线。如果这一发现经得起进一步的推敲,那么这条谱线可能来自暗物质的湮灭。
今年四月,理论物理学家克里斯托夫·韦尼格(现就职于阿姆斯特丹的GRAPPA研究所)分析了费米-LAT公开的数据,并在银河系中心附近发现了一条奇异的伽马射线谱线。目前还没有已知的能够完美解释这条谱线的天体物理事件——但暗物质粒子的碰撞或许可以。如果真是这样,那将是一项重大发现:一旦物理学家发现这种湮灭的产物,他们就可以开始了解发生碰撞的粒子。
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但这里有一个问题:韦尼格并非费米-LAT合作团队的成员,因此他可能无法解释他们仪器的特殊性。现在需要的是费米-LAT合作团队物理学家的权衡意见;他们最了解数据,并且能够证实任何有关暗物质的线索。
本月早些时候在第四届费米国际研讨会上,确认意见——尽管非常谨慎——到来了。“我们确实在银河系中心看到了一条谱线,但其显著性低于其他人看到的,”俄亥俄州立大学物理学家和合作者安德烈娅·阿尔伯特说。
具体来说,当阿尔伯特和同事们观察银河系中心的某个特定区域时,他们看到了一条显著的伽马射线谱线,能量为135吉电子伏特(GeV),局部显著性为3.35 σ。* 这与韦尼格的观测结果非常接近,可以推断出这也是他发现的谱线。甚至还有第二条不太明显的谱线,可以支持这是暗物质的结论。如果暗物质确实是银河系中心伽马射线谱线的来源,物理学家会预测它可能会在附近产生额外的信号,湮灭并释放其他粒子以及伽马射线。费米-LAT合作团队有一些证据表明存在第二条谱线,这与理论预测非常吻合。
但是,135 GeV伽马射线谱线存在一个问题。当费米-LAT物理学家查看来自地球临边或大气层外缘的数据时,他们发现在135 GeV处又发现了一个类似的谱线峰值。简而言之,该区域应该是没有峰值的。在两个不同的数据集中的相同能量水平上都存在谱线,这表明这些可能是数据处理引入的偏差。
再说一遍,地球临边的发现可能只是一个巧合——尽管是一个令人毛骨悚然的巧合。“就目前而言,我们不能排除银河系中心的谱线是暗物质谱线的可能性,”阿尔伯特说。“我们希望在一年内得到答案。”
*澄清(2012年11月19日):这句话在发布后经过编辑。该谱线的3.35 σ 仅反映局部显著性;其全局显著性低于 2 σ。