一个神秘现象可能是我们银河系中心不同类型暗物质的结果。
暗物质是未被观测到的神秘物质形式,可能占据已知宇宙质量的85%,是科学领域最大的搜寻之一。
在这项首创研究中,科学家向理解这种难以捉摸的神秘物质又迈进了一步。他们相信,暗物质的重新构想候选者可能是造成银河系内一些无法解释的化学反应的原因。
伦敦国王学院的博士后研究员、该研究的主要作者之一德克·沙姆·巴拉吉解释说:“在我们银河系的中心有巨大的带正电荷的氢气云,这对科学家来说已经是个谜了,因为通常情况下,气体是中性的。那么,是什么提供了足够的能量来将带负电的电子击出呢?”
“从我们银河系这一部分辐射出的能量特征表明,确实存在一个不断涌动的能量源,正是它在做这件事,而我们的数据表明,这可能来自一种比当前模型认为的更轻的暗物质形式。”
关于暗物质的最确立理论认为,它可能是一组被称为“弱相互作用大质量粒子”(WIMPs)的粒子,它们会在常规物质中几乎不与之相互作用,从而使其极难探测。
然而,这项今天在《物理评论快报》上发表的研究,可能复活了一种比WIMP质量更低的另一种暗物质。
研究人员认为,这些微小的暗物质粒子正在相互碰撞,并通过一种称为“湮灭”的过程产生新的带电粒子。这些新产生的带电粒子可以随后电离氢气。
之前解释这种电离过程的尝试依赖于宇宙射线,即迅速而富有能量的粒子,穿越整个宇宙。然而,这种解释遇到了一些困难,因为来自中分子区域(CMZ)的观测记录的能量特征似乎不足以归因于宇宙射线。这种现象似乎也无法用WIMP来解释。
研究团队被迫得出结论,导致湮灭的能量源比宇宙射线慢,并且质量比WIMP小。
巴拉吉博士表示:“对暗物质的搜寻是科学最大的追捕之一,但很多实验都是在地球上进行的。通过利用CMZ中的气体进行不同类型的观测,我们可以直接找到源头。数据告诉我们,暗物质可能比我们想象的要轻得多。”
“对暗物质的搜寻是基础科学中最重要的目标之一,但很多实验都是在地球上,面向空间伸出手臂等待暗物质降临。通过深入研究我们的银河系中心,CMZ中的氢气暗示我们可能更接近确定暗物质可能性质的证据。”
这一发现可能同时解释我们银河系的一些更广泛的神秘现象,例如在银河系中心发现的特定类型的X射线观测——被称为“511-keV发射线”。这种特定的能量特征也可能是由于同样的低质量暗物质碰撞并产生带电粒子所导致的。