美國宇航局的費米伽馬射線太空望遠鏡在鄰近的仙女座星系的中心發現了一個信號，可能表明存在被稱為暗物質的神秘物質。伽馬射線信號類似於費米在我們銀河系中心看到的信號。
伽瑪射線是宇宙中最具活力的現象產生的最高能量的光。它們在像銀河系這樣的星系中很常見，因為宇宙射線，粒子在光速附近移動，當它們與星際氣體雲和星光相互作用時會產生伽馬射線。
令人驚訝的是，最新的費米數據顯示仙女座星系中的伽馬射線（也稱為M31）被限制在星系的中心，而不是遍佈整個星系。為了解釋這種不尋常的分佈，科學家們提出排放可能來自幾個未確定的來源。其中一個可能是暗物質，一種構成宇宙大部分的未知物質。
“我們期望暗物質積聚在銀河系和其他星系的最內部區域，這就是為什麼找到如此緊湊的信號非常令人興奮，”國家科學研究和研究中心的天體物理學家，首席科學家皮埃裡克·馬丁說。法國圖盧茲天體物理學和行星學研究所。“M31將是瞭解這對仙女座和銀河系意味著什麼的關鍵。”
一篇描述結果的論文將刊登在即將出版的“天體物理學雜誌”上。
M31核心的伽馬射線過剩（以黃白色顯示）暗示了銀河系中心區域意外發生的事件。科學家認為信號可以通過各種過程產生，包括一群脈衝星甚至暗物質。
致謝：NASA / DOE / Fermi LAT合作和Bill Schoening，Vanessa Harvey / REU計劃/ NOAO / AURA / NSF
這種排放的另一個可能來源可能是M31中心豐富的脈衝星濃度。這些旋轉的中子星的重量是太陽質量的兩倍，是宇宙中最密集的物體之一。一茶匙的中子星物質在地球上重達10億噸。一些脈衝星在伽馬射線中釋放出大部分能量。因為M31距離我們250萬光年，所以很難找到單個脈衝星。為了測試伽瑪射線是否來自這些物體，科學家們可以將他們對脈衝星的瞭解從銀河系中的觀測應用到新的X射線和仙女座星系的無線電觀測中。
現在費米已經在M31和銀河系中發現了類似的伽馬射線特徵，科學家們可以利用這些信息來解決兩個星系中的神秘問題。例如，M31從其大盤中發射的伽馬射線很少，大多數恆星形成，這表明在那裡漫遊的宇宙射線較少。由於宇宙射線通常被認為與恆星形成有關，因此M31外部沒有伽馬射線表明星系不同地產生宇宙射線，或者它們可以更快地逃離星系。研究仙女座星系可以幫助科學家瞭解宇宙射線的生命週期以及它與恆星形成的關係。
“我們並不完全瞭解宇宙射線在星系中扮演的角色，或者它們如何穿過它們的角色，”中國昆明中國科學院雲南天文臺的天體物理學家Xian Hou表示，他也是這項工作的首席科學家。“M31讓我們看到宇宙射線在與我們銀河系不同的條件下的表現。”
銀河系和M31的類似發現意味著科學家們在進行困難的觀測時可以將星系用作彼此的模型。雖然費米可以對銀河系的中心進行更加敏感和詳細的觀測，但其視角卻被銀河系盤的發射部分遮擋。但是望遠鏡從外面的有利位置觀察仙女座星系在銀河系中無法實現。
“我們的銀河系與仙女座星系非常相似，它確實有助於我們研究它，因為我們可以更多地瞭解我們的星系及其形成，”共同作者，美國宇航局戈達德太空飛行中心研究科學家雷吉娜卡普託說。馬里蘭州格林貝爾特。“這就像生活在一個沒有鏡子的世界，但你有一對雙胞胎，你可以看到雙胞胎身上的一切。”
雖然需要更多的觀測來確定伽馬射線過剩的來源，但這一發現提供了一個令人興奮的起點，可以更多地瞭解這兩個星系，也許還有關於暗物質仍然難以捉摸的特性。
“我們仍然需要了解伽馬射線的天空，”卡普託說。“我們掌握的信息越多，我們可以將更多的信息投入到我們銀河系的模型中。”
美國宇航局的費米伽瑪射線太空望遠鏡是一種天體物理學和粒子物理學合作伙伴關係，是與美國能源部合作開發的，並得到了法國，德國，意大利，日本，瑞典和美國學術機構和合作夥伴的重要貢獻。
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