天文學家偵測到類暈環狀伽瑪射線訊號，可能指向暗物質湮滅現象

天文學家近日宣布偵測到一個環繞銀河系的清晰、類暈結構的伽瑪射線訊號。這項發現強烈暗示著弱交互作用重粒子（WIMPs）——一種主要的暗物質候選粒子——正在發生湮滅。這項分析工作由東京大學的戶谷友則教授領導，他們利用了美國國家航空暨太空總署（NASA）費米伽瑪射線太空望遠鏡自2008年至2023年期間累積長達15年的全面數據進行研究。

該訊號展現出一個非常顯著的能量峰值，精確地落在20吉電子伏特（GeV）。這個特徵與理論預測中由WIMP湮滅所產生的伽瑪射線發射模型高度吻合。這項研究的意義非凡，因為它可能為宇宙中最神秘的成分提供了直接的線索。

這次潛在觀測的重要性，因其測得的強度和所在位置而進一步凸顯；據報告，在銀河暈中偵測到的伽瑪射線過量，比先前在銀河系中心附近觀察到的過量訊號還要強大十倍。暗物質佔據了宇宙物質總量的約84%，但由於其粒子不與電磁力發生作用，因此始終無法透過傳統方式被探測到。因此，這個伽瑪射線特徵被視為人類首次直接觀測到這種難以捉摸的物質的潛在機會。

戶谷教授推測，如果對此訊號的解讀正確，這標誌著人類首次「看見」了暗物質，這也意味著存在著一種超越現有粒子物理學標準模型的基本粒子。根據推算，這些WIMP的質量約為質子質量的500倍，這與理論預期大致相符。這無疑是當前粒子物理學領域的一大突破性進展。

然而，科學界對此保持著謹慎的審視態度，因為從複雜的天體物理背景雜訊中分離出這類訊號極具挑戰性。約翰霍普金斯大學的喬·希爾克教授指出，這種輻射或許源於某種尚未解釋的天體物理過程，可能與銀河系中心黑洞過去活動所形成的「費米氣泡」有關。萊布尼茲天體物理研究所的莫爾茨·穆魯博士表示了有條件的支持，他觀察到已知恆星天體通常不會在如此高的能量水平下輻射，但他強調，這項發現目前還不能被視為確鑿的證據。

值得注意的是，這個新訊號與早在2009年就開始被注意到的銀河系中心伽瑪射線過量現象是不同的，後者本身至今仍是一個未解的異常現象。這項研究的成果已發表於《宇宙學與粒子物理學期刊》（Journal of Cosmology and Astroparticle Physics）。

為了將這個殘餘的暈結構訊號分離出來，研究團隊必須對已知的來源，包括宇宙射線和星際氣體相互作用，進行嚴謹的模型建構和減除處理。獨立驗證的必要性至關重要；研究人員接下來的重點將轉向在其他暗物質密度高的環境中，例如銀河系的矮星系中，探測到完全相同的20 GeV特徵，矮星系提供了更為純淨的背景來檢驗WIMP湮滅的假說。未來觀測能力，特別是切倫科夫望遠鏡陣列（CTA），預計將在確認此發現中扮演關鍵角色，因為CTA有望在極高能伽瑪射線頻譜中提供前所未有的能量解析度和靈敏度，或許能將暗物質探測的極限在數TeV範圍內提升一個數量級。