银河系神秘光芒或许终究是暗物质所致

银河系中心观测到的伽马射线过剩现象的图像,叠加在该星系的光学图像上。科学家们十多年来一直在争论这种过剩现象的起源,以及它是否可能由暗物质引起。图片来源:NASA;A.梅林格中密歇根大学;T.林登芝加哥大学
科学家们利用机器学习重新研究了银河系神秘的伽马射线辉光,并发现了能重塑一场长期争论的证据。

科学家们重新审视了天文学中最持久的谜团之一,暗物质仍然是可能的解释。由维也纳大学和劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员领导的国际团队利用机器学习重新研究了被称为银河系中心过剩(GCE)的神秘伽马射线辉光,这种辉光环绕着银河系中心。他们的研究结果表明,暗物质仍然是该信号的一个可行解释,目前不应被排除。这项研究发表在《物理评论快报》上。
银河系中心神秘的伽马射线辉光
银心过剩辐射是一种微弱、大致呈球形的伽马射线辉光,在银河系中心周围延伸数千光年。自从它被首次发现以来,科学家们一直在争论它的产生原因。

一种可能性是自湮灭暗物质,这是一些理论预测的假设过程。另一个主要解释是大量但未被观测到的快速旋转的中子星群体,称为毫秒脉冲星。尽管经过多年研究,这两种观点都未得到证实。

解读这个信号特别困难,因为银河系中心是伽马射线天空中一个异常明亮且拥挤的区域,维也纳大学的研究作者兼研究员弗洛里安利斯特解释道。

机器学习补充缺失的光子能量数据
此前的统计分析通常倾向于脉冲星解释。然而,这些研究忽略了一个重要细节:每个探测到的伽马射线光子的能量。

为解决这一局限性,研究人员创建了一个机器学习系统,该系统在超过一百万次模拟伽马射线观测数据上进行了训练。该模型首次同时分析了光子的位置及其能量,使研究团队能够更全面地比较各种相互竞争的解释。

暗物质仍然是一种合理的解释
添加光子能量信息极大地改变了结果。早期研究表明,这种辉光来自相对明亮但无法分辨的光源,即点源。新的分析指出,如果这些光源实际上是毫秒脉冲星,它们就必须异常微弱。

我们的新分析表明,这些源必须非常微弱,以至于它们几乎无法与暗物质湮灭预期产生的辐射区分开来,劳伦斯伯克利国家实验室的科学家、该研究的作者尼克罗德说。
如果脉冲星的解释正确,这些发现意味着银河系中心附近需要至少聚集35000个这类天体。这远远超过了一些早期研究中假设的几百到几千个源。
关于银心过剩现象的争论仍在继续
弗洛里安利斯特表示:银河中心过剩的起源是天体物理学中持续时间最长的争论之一。我们的研究并未表明暗物质是该信号的成因,但它暗示现在排除这种可能性还为时过早。
虽然这项研究没有提供暗物质产生伽马射线辉光的直接证据,但它削弱了一个曾被用来反对该观点的最有力论据。因此,暗物质仍然是银河系最引人入胜的宇宙谜团之一的可信解释。
参考文献10.1103dkcq6y4f
相关知识
银河系是地球与太阳所在的星系,呈扁圆盘状,直径约10万光年,包含数千亿颗恒星、大量行星、星云及星际物质。它拥有银心、银盘和银晕等结构,太阳位于银盘的一条旋臂上,距离银心约2.6万光年。银河系整体在缓慢旋转,是宇宙中无数星系里的普通一员。
BY: University of Vienna
FY: AI
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