銀河系中心,一項困擾天文學界長達十余年的謎題,最近因德國萊布尼茲天體物理研究所團隊的研究而再度引發關注。他們通過超算模擬提出,曾被視為“毫秒脈沖星產物”的伽馬射線過量現象,可能與暗物質湮滅密切相關。這一發現,不僅挑戰了傳統解釋,更讓暗物質研究的熱度再度攀升。
2009年,費米伽馬射線太空望遠鏡捕捉到銀河系中心的異常信號:高能伽馬射線強度遠超理論預測,且其分布呈現罕見的方形輪廓。這一發現讓科學家陷入困惑。宇宙中,能發射伽馬射線的天體,如恒星殘骸或高速旋轉的中子星,輻射范圍多為圓形或對稱結構,方形分布幾乎從未被觀測到。
德國團隊的研究將焦點轉向被冷落的“暗物質湮滅假說”。早期模型認為,暗物質在銀河中心聚集形成球形“暈”,其湮滅產生的伽馬射線應為圓形分布,與觀測到的方形不符。但團隊提出疑問:暗物質暈是否可能并非球形?
借助歐洲超級計算中心的資源,他們構建了詳細的銀河演化模型,納入暗物質引力及百億年間銀河系與小星系的碰撞過程。模擬結果顯示,頻繁的星系撞擊將暗物質暈拉扯成扁狀,類似橄欖球。從地球視角觀察,這一扁狀結構的投影恰好呈現方形,與費米望遠鏡的觀測結果高度吻合。
研究還發現,暗物質粒子湮滅釋放的伽馬射線能量與強度,與觀測到的過量信號誤差僅5%,遠低于脈沖星假說的15%。盡管如此,部分科學家指出,射線中存在的細微“點狀結構”更符合脈沖星特征,因為暗物質湮滅應為平滑輻射。
對此,斯坦福大學提出“復合模型”:暗物質主導平滑的背景射線,解釋方形分布;少量脈沖星補充零星點狀結構,完善觀測細節。這一模型得到廣泛認可,畢竟銀河中心的復雜性可能允許多種機制共存。
未來十年,隨著切倫科夫望遠鏡陣列(CTA)和南方寬視場伽馬射線天文臺(SWGO)的投入使用,謎題或將被徹底解開。CTA的分辨率是費米望遠鏡的10倍,可清晰分辨射線中的點狀結構;SWGO則能24小時監測銀河中心,通過射線強度變化區分暗物質湮滅(穩定)與脈沖星(周期性波動)。
無論最終答案指向何方,這一研究都意義重大。若暗物質湮滅假說成立,將間接證明“弱相互作用大質量粒子(WIMP)”的存在,推動暗物質研究取得突破;若脈沖星假說勝出,則需重新審視銀河中心的恒星演化,或許能發現更多“隱藏的脈沖星”。更重要的是,它提醒科學界:簡化模型雖便于計算,但真實宇宙的復雜性遠超想象。唯有通過更精細的工具驗證,才能接近真相。











