文学家提出新假说,或可解释银河系伽马射线观测中的奇怪异常现象,不过这并非发现新暗物质形式,只是众多暗物质假说中的又一模型。
关于暗物质(DM),人类所知极为有限,基本只知道它通过引力表现。其对恒星和星系运动的影响,让科学家得出宇宙中存在大量无法直接观测到质量的结论。然而,仅靠标准引力模型中的表观质量,无法解释星系行为,这为物质中存在不可见成分提供了有力论据,但暗物质究竟由什么构成仍是谜团,人们讨论过弱相互作用重粒子、轴子等各种可能的候选粒子,均未得到证实。
在此背景下,一些问题仍未解决。费米太空望远镜发现的“银河系伽马射线过量”,表现为持续、能量在吉电子伏特范围内且集中在银河系中心区域的辐射,其天空和光谱上的特征分布,原则上可用暗物质粒子湮灭解释。一位日本天文学家曾声称发现来自暗物质粒子的伽马射线,称费米伽马射线望远镜记录的伽马辐射只能用弱相互作用重粒子(WIMP)的衰变解释,而WIMP是暗物质粒子,许多物理学家也提出过其存在理论。但矮星系几乎完全由暗物质构成,却被认为是探测的宇宙实验室,其中却未发现类似信号,这种差异动摇了人们对银河系中心信号是暗物质表现形式的解释。
如今,科学家在新论文中研究了一种模型,认为暗物质由两种质量相近的粒子态组成,一种较轻,一种稍重,这仅是理论构建,推测性质与其他模型类似。根据该假设,伽马射线在处于这些状态的粒子相互作用时产生,粒子跃迁到更重状态需一定能量。银河系中心粒子速度高,跃迁可能,能产生伽马射线信号;矮星系粒子速度低,跃迁过程受抑制,几乎不会产生伽马射线。
天文学家绘制了详细的天区质量分布图COSMOS-Web,显示假想的暗物质约占宇宙所有物质的85%,是宇宙运行的根本原因。不过,新模型虽解释了信号在不同介质中的差异,但并不意味着暗物质运作方式就是如此,银河系中心伽马射线“过量”也可能由天体物理学解释,如与毫秒脉冲星群有关。
最终,这篇发表在康奈尔大学的文章,更多展示了理论模型的灵活性。目前该领域有数十种相互竞争的假说,但均未得到最终证实,科学家唯一确定的是宇宙中存在不可见的质量,其究竟是什么仍是谜团。