銀河中心發出的伽馬射線並非來自暗物質

[渡邊徹 11]

　　伽馬射線是宇宙中能量最高的一種光（或說電磁波）。先前研究認為來自銀河系內側稠密區域的伽馬射線（gamma ray）很可能是那些看不見的暗物質（dark matter）粒子互撞所造成。但根據2組獨立研究團隊以新式統計分析法所得之最新研究結果顯示：銀河中心爆發的伽馬射線並非來自暗物質，而是諸如毫秒波霎（millisecond pulsar）等其他天文物理現象所造成。其中一組團隊由美國普林斯頓大學（Princeton University）與麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology）的天文學家Mariangela Lisanti和Samuel K. Lee等人所組成，另一組R. Bartels等人則主要來自荷蘭。

 

　　銀河系中心是個非常複雜的區域，且是大質量稠集區，包含密集的星團和超大質量黑洞等，所以天文學家認為此處也應該含有暗物質。但也因此，有許多天文物理訊號都很容易和暗物質訊號混淆。曾有研究發現銀河中心區有暗物質撞擊事件的直接證據，天文學家對此興趣勃勃，認為有助於天文學家瞭解宇宙中暗物質和一般物質之間的關係。

 

　　為了分辨或區分暗物質和其他Z輻射源所發出的訊號之間的異同，2團隊分別利用非卜瓦松噪音法（non-Poissonian noise）和小波轉換法（wavelet transformation）等影像處理技術來分析研究費米伽馬射線太空望遠鏡（Fermi Gamma-ray Space Telescope）所拍攝的銀河中心區伽馬射線影像，從中尋找假設中弱交互作用大質量粒子（weakly interacting massive particles，WIMPs）這種暗物質粒子互相撞擊時所產生的伽馬射線看起來會是什麼模樣。

 

　　宇宙論學家認為宇宙總質量中有85%由暗物質粒子所組成，但始終沒有直接偵測到暗物質。根據現行公認的暗物質理論，兩個WIMP粒子之間的撞擊會使它們對滅而產生伽馬射線；又根據這個理論，光子這種高能粒子應該會均勻地分布在費米的伽馬射線影像中；相反地，其他伽馬射線源，例如波霎這種自轉非常快速的中子星，在費米影像中則應該呈現獨立的亮點狀。

 

　　從費米影像取得的統計分析結果，他們發現光子分布狀態呈現團塊狀而非均勻分布，顯示銀河中心區的伽馬射線不可能是暗物質粒子撞擊所造成。這些伽馬射線真正的來源為何目前尚不明朗，但Lisanti等人認為其中一種可能是非常老、自轉速度非常快的毫秒波霎，或許未來可以利用電波望遠鏡來確認這種想法是否為真。

 

資料來源：http://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-02/pu-gcg020316.php, 2016.02.03, KLC