經過近百年搜索,科學家可能首發現暗物質直接證據!
暗物質潛伏在無形之中,塑造著星系卻拒絕顯現。現在,NASA 費米望遠鏡伽瑪射線數據可能直接發現暗物質特徵,東京大學天文學家 Tomonori Totani 認為準確檢測到假想 WIMP 粒子碰撞湮滅時釋放的高能光子,可能是人類首次直接看到暗物質證據。
1930 年代初期,瑞士天文學家 Fritz Zwicky 注意到許多星系移動速度遠大於可見質量能解釋的速度,於是他提出一種看不見的結構──暗物質,提供維持這些星系完好無損所需的額外質量及引力。
自 Fritz Zwicky 提出暗物質以來,科學家只能透過觀察暗物質影響恆星、星系的方式「間接」研究,最大原因是暗物質不與電磁力相互作用,不吸收、反射或發射光。
科學家也提出一些暗物質假想粒子類型,最有潛力比如大質量弱相互作用粒子(WIMP),這種粒子比質子重,當 2 個 WIMP 碰撞會相互湮滅並釋放高能粒子,包括伽馬射線光子。
最近東京大學天文學家 Tomonori Totani 利用 NASA 費米伽馬射線太空望遠鏡新觀測數據,尋找理論預期的 WIMP 粒子相關訊號,可能首度識別出與暗物質粒子湮滅預測結果一致的伽馬射線。
Tomonori Totani 團隊檢測到光子能量 20 GeV 的伽馬射線,以暈狀結構向銀河系中心延伸,伽馬射線發射組成非常符合暗物質暈預期形狀,進一步分析表明能量譜(伽馬射線強度分布)與質量約質子 500 倍的 WIMP 粒子湮滅時預測之結果一致,基於伽馬射線亮度估計的 WIMP 湮滅率也符合既定理論預期。
這些測量結果無法簡單以其他已知天文現象或常見伽馬射線源解釋,Tomonori Totani 認為這些數據是暗物質發射強烈跡象。
如果研究得到其他研究人員獨立驗證,除了代表人類首次捕捉到暗物質直接證據,也證明暗物質是一種未包含在當前粒子物理標準模型中的全新粒子。
新論文發表在《Cosmology and Astroparticle Physics》期刊。
In a First for Humanity, Scientists May Have Finally Seen Dark Matter
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(首圖來源:pixabay)