天文学家报告银河系晕伽马射线信号，或指向暗物质湮灭

天文学家团队近日宣布，他们侦测到一个围绕银河系的、清晰的、类晕结构的高能伽马射线信号。这一发现强烈暗示了弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的湮灭过程，WIMPs正是当前领先的暗物质候选者之一。这项分析工作由东京大学的户根田智之教授领衔，他们整合了美国宇航局费米伽马射线空间望远镜在2008年至2023年间收集的、长达15年的综合数据集。

被观测到的信号展现出一个显著的能量峰值，精确地定位于20吉电子伏特（GeV）。这一特征与理论模型预测的WIMP粒子湮灭所产生的伽马射线特征高度吻合。这无疑为暗物质的研究投下了一颗重磅炸弹，因为这是首次可能直接捕捉到这种宇宙基本构成的迹象。

这一潜在观测的重大意义在于其测得的强度和空间分布。研究指出，在银河系晕中观测到的伽马射线过量，其强度比先前在银河系中心附近注意到的过量信号高出整整十倍。暗物质约占宇宙物质总量的84%，但由于其粒子不发生电磁相互作用，因此一直无法通过传统手段被直接探测到。因此，这条伽马射线特征信号，可能就是我们人类“看见”暗物质的首次机会。

户根田教授推测，如果这一解释成立，那么这标志着人类首次直接观测到暗物质的存在，同时也意味着在现有粒子物理标准模型之外，存在着一种新的基本粒子。根据推算，这些WIMP粒子的质量大约是质子质量的500倍，这与理论上的预期值是相符的。这一发现无疑为粒子物理学界带来了新的研究方向。

然而，科学界对这一结论仍持谨慎观望的态度，因为从复杂的、密集的银河系背景噪声中精确分离出此类信号，难度极高，如同大海捞针。约翰·霍普金斯大学的乔·希尔克教授指出，这种辐射也可能源于某种尚未解释的天体物理过程，或许与银河系中心黑洞过去活动所形成的“费米气泡”有关。来自莱布尼茨天体物理研究所的莫茨·穆鲁博士则表示了有条件的赞同，他观察到已知恒星天体通常不会在如此高的能量水平下辐射，但他强调，目前的发现尚不能被视为确凿的证据。

这项研究成果已发表于《宇宙学与粒子天体物理学杂志》。研究团队付出了艰苦的努力，对已知的辐射源，包括宇宙射线和星际气体相互作用等进行了细致的建模和剔除，从而成功分离出残余的晕结构信号。独立验证的必要性至关重要；接下来的研究重点将转向在其他暗物质密度高的区域，例如银河系的矮星系中，寻找这一完全相同的20 GeV特征信号，矮星系能提供更“干净”的背景环境来检验WIMP湮灭的假说。

未来的观测能力，特别是切伦科夫望远镜阵列（CTA），预计将在确认这一发现中发挥关键作用。CTA有望在超高能伽马射线波段提供前所未有的能量分辨率和灵敏度，这可能将暗物质探测的极限在多TeV范围内提升一个数量级，为揭开宇宙中最神秘的物质成分提供强有力的技术支撑。