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银河系中心暗物质的解释又遭打击?

近10年来,天文学家一直在研究一种来自银河系中心的神秘漫射辐射。最初认为这种辐射可能起源于许多研究人员希望找到的难以捉摸的暗物质粒子。然而来自阿姆斯特丹大学的物理学家和“安妮-维尔-德体格理论”实验室的物理学家们现在发现了进一步的证据,即快速旋转的中子星更有可能是这种辐射的来源,研究结果发表在《自然天文学》上。通过费米望远镜对银河系中心区域伽玛射线辐射的观测,发现了一种神秘的扩散和扩展的辐射。这种辐射在近10年前被发现,在粒子物理学界引起了很大的轰动。

观测到的来自星系盘的伽马射线发射,图中为凸起区域;这些插图分别显示了来自暗物质和恒星的过量辐射的预期轮廓。研究人员能够证明,恒星的轮廓与测量结果吻合程度要比暗物质的轮廓好得多。图片:Christoph Weniger, University of Amsterdam/FermiLAT

因为它具有从内部星系中暗物质粒子的自我湮灭中寻找已久的所有特征,找到这样一个信号将证实,迄今为止只有通过对其他物体的引力作用观察到的暗物质,是由新的基本粒子组成。此外它将有助于确定这些难以捉摸的暗物质粒子质量和其他性质。然而最近的一项研究显示,可以说,天体物理学对过量辐射的最佳解释是,在银河系中出现了数千颗快速旋转的中子星,它们被称为毫秒脉冲星(毫秒脉冲星),而迄今为止,在其他频率上观测不到它们。

哪里有恒星,哪里就有辐射

进行这项研究的研究人员之一克里斯托弗·韦尼格(Christoph Weniger)说:详细了解过量辐射的形态(位置和形状)和光谱(联合频率)对于区分暗物质和星系中心的天体物理解释是至关重要的。阿姆斯特丹大学(University of Amsterdam)的研究人员和法国研究中心(National de la Recherche Scientifique)研究小组“Annecy-le-Vieux de体质理论”的一项新研究发现了有力证据,表明碳释放实际上似乎来自于星系隆起(即“四方形凸起”)和中心(“核隆起”)中大量恒星质量的区域。

恒星质量(水平轴)和伽马射线光度(垂直轴)与“boxy膨胀”(蓝色)和“核膨胀”(绿色)的比较。还显示了对银河系盘(红色)的毫秒脉冲星预测和附近仙女座星系(粉色的M31)膨胀。恒星质量和亮度与内星系(虚线)之间比例是成比例的,这表明神秘的过量辐射极有可能是恒星起源,而不是来自于暗物质。图片:Christoph Weniger, University of Amsterdam

此外,研究人员发现星系隆起和中心的光与质量比例是一致的,所以伽马射线GeV的辐射是在星系内部恒星质量的精确追踪器,这个研究是基于一种新的分析工具,它是由研究人员自己开发的,自适应约束模板,由研究人员自己开发的,它将物理模型与图像分析相结合。这一发现支持毫秒脉冲星对过量释放的解释,因为无论是暗物质信号还是其他天体物理解释都不能显示出这种相关性。这一结果将有助于指导即将到来的无线电搜索,在银河系中,这个隐藏的毫秒脉冲星与MeerKAT和未来的平方公里阵列相结合,这使得这些即将到来的搜索更加有希望。

博科园-科学科普|参考期刊文献 :《Nature Astronomy》|研究/来自:Delta理论物理研究所,DOI: doi.org/10.1038/s41550-018-0531-z

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