銀河の中心にある神秘的な輝きは暗黒物質の痕跡かもしれない

天の川銀河の中心からの原因不明のガンマ線放出により、天文学者たちは現代物理学の最大の謎の一つについての議論を再開することになった。新しい研究は、この奇妙な輝きは単なる天体物理現象の結果ではなく、おそらく暗黒物質の粒子が互いに破壊し、エネルギーを放出していることの最初の具体的な兆候である可能性があることを示唆しています。

この研究は、 物理的なレビューレター、宇宙学者ムーリッツ・ミケル・ムル率いる研究者チームによるもの。 ポツダム・ライプニッツ天体物理学研究所。私たちの天の川に似た銀河のシミュレーションを使用すると、 科学者 謎のガンマ線の放出は、ダークマター粒子の破壊か、ミリ秒パルサーとして知られる高速回転する星の存在によっても同様に説明できると結論づけた。そして、データによると、ダークマターのシナリオは わずかにリードしているようだ。

この番組はとして知られています 銀河中心 GeV 過剰 (GCE) のおかげで 2009 年に初めて特定されました。 フェルミガンマ線宇宙望遠鏡 彼女 NASA。それ以来、科学者たちは、天の川の中心にあの特徴的な高エネルギーの輝きを正確に生み出しているものを解明しようと努めてきました。 2 つの有力な理論は、一方では暗黒物質、もう一方ではミリ秒パルサーに関するものですが、今日までどちらも決定的に証明されていません。

暗黒物質は全物質の約 85% を占めます 宇宙ただし、光を発したり吸収したりしないため、目に見えないままになります。その仮説的な粒子の 1 つは、いわゆる WIMP (弱く相互作用する巨大粒子）。このような 2 つの粒子が衝突すると、理論的には互いに打ち消し合い、ガンマ線の形でエネルギーを放出します。 「暗黒物質のキャンセル」として知られるこのプロセスは、銀河の中心で見られる過剰な輝きを説明できる可能性があります。

または 2番目に考えられる説明 それは彼らに関係する ミリ秒パルサー。これらは非常に密度の高い中性子星であり、超新星爆発の後に崩壊した大質量星の残骸です。パルサーは、1 秒間に数百回という猛スピードで回転し、X 線やガンマ線などの放射線ビームを放出します。これらのビームが宇宙を「スイープ」すると、星が脈動しているように見えるため、その名前が付けられました。

パルサーが銀河の中心領域に存在することはわかっていますが、天文学者はまだ GCE を完全に説明できるほど十分な検出をしていません。しかし、その構造は特徴的な痕跡を残すはずです。パルサーはほとんどが箱型または「X」型の領域に集中しているのに対し、ダークマター雲はより球形であると考えられています。銀河の中心の輝きがパルサーによるものであれば、その分布はより「正方形」になるはずです。ダークマター由来であれば、光はよりスムーズに拡散するでしょう。

フェルミデータは、その輝きがむしろ「正方形」に見えることを示しており、これがパルサーのシナリオを強化した。しかし、ムル氏と彼のチームによる新しい研究は、事態はもっと複雑である可能性があることを示唆しています。研究者らはスーパーコンピューターを使用して数十億年にわたる銀河の進化をシミュレーションし、暗黒物質とパルサーに関連する古い星の両方の分布をマッピングした。

彼らの発見は予想外だった。銀河の周囲にある暗黒物質の「ハロー」は、私たちが想定していたような完全な球形ではなく、宇宙の歴史の中で小さな銀河との連続的な合体によってわずかに平らになっていたのだ。地球から投影すると、この幾何学模様は「四角い」ように見える輝きを生み出します。これはまさに観察されるものです。言い換えれば、放出の形態によっては暗黒物質の存在を排除することはできません。

研究チームによると、パルサーとダークマターの両方のシナリオの可能性は同等であるという。放射線の形状、スペクトル、強度に関しては、はっきりと有力な理論はありませんが、パルサーの存在が予想よりも小さかったため、ダークマターに有利な方向にわずかに傾いているようです。

しかし、謎は解けていない。いくつかの研究では、光の中に小さな異常、つまりパルサーなどの点放射線源を思わせる小さな光の「スポット」が検出されています。発光が暗黒物質のみによるものであれば、輝きはより均一になるはずです。研究者らは、両方の現象が寄与している可能性が高い、つまりパルサーと暗黒物質が宇宙の同じ領域で同時に放出されている可能性があると述べている。

その答えは、次のような次世代の望遠鏡から得られるかもしれません。 チェレンコフ望遠鏡アレイ そして 南部広視野ガンマ線観測所、これは 2 つのシナリオを区別するために必要な感度を備えています。

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