來自銀河系核心的能量信號暗示了新型暗物質

暗物質繼續讓我們感到困惑，到目前為止，無視了每一次破譯它的嘗試。

根據一項新的研究，線索可能潛伏在銀河系的中心分子區，這是一個圍繞我們銀河系中心的廣大氫分子區域。

它約占宇宙中物質的 85%，但暗物質不與光相互作用，似乎僅通過引力與普通物質相互作用。我們知道它的存在是因為它的引力效應，但對其他方面我們知之甚少。

“數據告訴我們，暗物質可能比我們想象的要輕得多，”說來自倫敦國王學院的理論物理學家 Shyam Balaji。

銀河系的中心分子區 （CMZ） 與銀河系的大部分地區不同。它幾乎 80% 的致密氣體都儲存在那里，堆積成稱為分子云的寒冷團簇。氣體以每秒數百公里的速度翻騰。

這些巨大的云中會形成新分子，尤其是來自氫分子的分子。一些云也是恒星苗圃，氣體和塵埃團塊在那里變成恒星。

CMZ 有很多怪癖，但這項新研究特別關注一個：通常為中性氣體的奇怪正電荷，這意味著有什么東西正在從氫分子中敲擊電子。

除了試圖解釋這一點之外，Balaji 和他來自西班牙和法國的同事還探索了它與暗區– 一個假設的量子場陣列，大部分與我們的可見區域分離，可以使暗物質的存在成為可能。

在尋找暗物質粒子的過程中，科學界的注意力被一個叫做 '弱相互作用的大質量粒子”或 WIMP 的 WIMP 中。

這些假設的粒子僅通過兩個四大基本力量：重力和微弱的核力。

盡管針對 WIMP 進行了數十年的研究，但仍未得到證實。許多專家現在提倡一種更廣泛、不那么以 WIMP 為中心的方法來處理暗物質。

例如，這可能意味著粒子與我們的可見光區域的連接甚至更少，或者粒子的質量小于 WIMP。

Balaji 說，更薄的暗物質粒子不僅是可能的，而且可以解釋 CMZ 帶正電的氫云。

“在我們銀河系的中心坐落著巨大的帶正電的氫云，幾十年來科學家們都是一個謎，因為通常這種氣體是中性的。那么，是什么提供了足夠的能量來將帶負電的電子從它們中敲出呢？巴拉吉說.

“從我們銀河系的這一部分輻射的能量特征表明，有一個持續的、翻騰的能量源正在做這件事，我們的數據表明它可能來自一種比當前模型認為的要輕得多的暗物質。”

研究人員解釋說，當較輕的暗物質粒子碰撞在一起時，成對帶相反電荷的非暗粒子會在一個稱為湮滅的過程中出現。

然后，這些帶電粒子可以電離氫氣，從而可能產生帶正電的分子云，就像 CMZ 中的分子云一樣。

以前的研究已經探索了宇宙射線作為可能的電離源，但來自 CMZ 觀測的能量特征似乎太小，無法支持這種情景。

它們也不牽連 WIMP。研究人員得出結論，無論什么使氫電離的物體都比宇宙射線慢，質量比 WIMP 小。

他們的研究概述了較輕暗物質的合理性，雖然它提出了一個令人信服的理由，但這仍然是推測性的。需要更多的研究，既要確認 CMZ 中發生的事情，又要揭開暗物質的面紗。

與此同時，作者總結道，這證明了為暗物質粒子撒下更廣的網的價值，以及將其撒得更遠的價值。

“尋找暗物質是基礎科學最重要的目標之一，但很多實驗都是基于地球的，伸出雙手等待暗物質來到他們身邊，”Balaji說.

“通過窺視我們銀河系的中心，CMZ 中的氫氣表明，我們可能更接近于確定暗物質可能性質的證據。”

該研究發表在物理評論信.

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