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基于间接证据被认为存在的、充满谜团的“暗物质(Dark Matter)”。东京大学研究生院的户谷友则教授发表了一项研究成果,称或许首次捕捉到了来自暗物质的电磁波。
我们人类的身体、地球和太阳等天体构成的“普通物质(重子)”,被认为仅占宇宙总构成物的约5%。剩下的95%中,约27%是暗物质,约68%是被认为导致宇宙加速膨胀的“暗能量(Dark Energy)”。
理应是普通物质5倍的暗物质,至今无法通过电磁波直接观测,其存在通过天体观测间接预测。例如银河旋转速度:仅靠普通物质质量预测的旋转速度远慢于实际,但星星未被甩飞,推测有质量但不可见的“东西”引力在起作用。
同样情况适用于数百个银河组成的银河团。根据银河移动速度计算的银河团总质量,远大于仅普通物质预测的质量,暗示暗物质存在。此外有引力透镜效应:前方天体质量扭曲时空,使后方天体光的方向改变,像扭曲、放大或分裂。
远处银河像成环状的是“强”引力透镜效应,观测多个轻微拉伸背景银河像的“弱”效应,可了解银河团暗物质分布。虽有多个暗物质存在证据,但其本质不明,候选者包括致密天体,目前最受关注的是未发现的基本粒子。
其中WIMP(弱相互作用大质量粒子)被认为除引力外仅弱相互作用。WIMP无法电磁观测,但偶尔碰撞对湮灭时会放射高能伽马射线,在银河中心等暗物质高密度区域或可捕捉。
此次户谷教授用NASA费米卫星15年数据,分析银河系中心60度范围内伽马射线,排除银道面区域。去除天体起源伽马射线后,发现20GeV附近有从银河中心呈球对称扩散的晕状辐射成分。
这种晕状辐射在低于或高于20GeV的能量带减弱。天体来源伽马射线能量分布均匀,而质子500倍质量的WIMP对湮灭时放射的伽马射线预计集中在20GeV附近。
晕状辐射的能量光谱与WIMP对湮灭产生底夸克对或弱玻色子对时的光谱一致。若结果属实,意味着暗物质是WIMP,且发现标准模型外的新粒子。宇宙构成相关的暗物质本质探索进展值得关注。


