物議を醸している暗黒物質の主張が復活する可能性があります。 3 年前、素粒子天体物理学者のチームが、私たちの天の川銀河の中心にあるガンマ線のかすかな輝きが暗黒物質から発せられている可能性があるという考えを覆すように見えました。しかし、ガンマ線がパルサーとして知られる回転する中性子星など、より一般的な発生源から発生しているという結論は、性急すぎる可能性があるとチームは新しい研究で報告しています。したがって、暗黒物質仮説は、結局は健在かもしれません。
イリノイ州バタビアにあるフェルミ国立加速器研究所 (Fermilab) の理論家、Dan Hooper は次のように述べています。勉強。他の人は、そのようなリバイバルがあるかどうか確信が持てません.
フーパーと彼のフェルミ研究所の同僚であるリサ・グッドイナフは、NASA の軌道周回フェルミガンマ線宇宙望遠鏡からのデータを研究しているときに、2009 年に説明のつかないガンマ線の輝きを発見しました。銀河中心過剰と呼ばれるその輝きは、銀河の中心部を包み込んでいます。銀河の中心を中心に半径 30° の空に円を描くと、超過分はその中から来るすべてのガンマ線の 2% になります。
フーパーとグッドイナフはすぐに、この輝きが暗黒物質の証拠である可能性があることを示唆しました。物理学者は、天の川銀河全体が、ビー玉の中の色の渦のように、暗黒物質の巨大な雲に埋め込まれており、暗黒物質が最も密集していると考えています。理論的には一般的に、2 つの暗黒物質粒子が衝突すると、まれに、互いに消滅して、観測された高エネルギー光子やガンマ線などの通常の粒子が生成されることが示唆されています。銀河中心過剰の発見は、理論家がデータに適合する暗黒物質の特定の理論をでっち上げようとする「モデル構築」の熱狂を引き起こした.
ただし、ガンマ線は、パルサーなどのそれほど珍しいソースからも発生する可能性があります。 2015 年、ケンブリッジにあるマサチューセッツ工科大学 (MIT) の素粒子天体物理学者である Tracy Slatyer とその同僚は、銀河中心の過剰はすべて、フェルミでは解けないほど微弱なパルサーの集団に由来する可能性があると主張したようです。
議論はトリッキーでした。わずかなガンマ線の過剰を単独で確認するために、研究者は最初に、他の6つの既知のソースからの寄与を差し引かなければなりませんでした。これらには、銀河の明るい円盤、銀河の彼方からの源、宇宙望遠鏡が私たちの銀河の平面の両側で発見したガンマ線放出の広大な「フェルミ泡」が含まれます。これにより、銀河の中心に標的のような輝きが残りました。次に、過剰が暗黒物質によるものかパルサーによるものかを判断するために、研究者は光の空間分布ではなく、はるかに微妙なものを分析しました。
グローのデジタル画像は約 12,000 ピクセルで構成されており、各ピクセルには一握りのガンマ線光子が含まれており、その数はピクセルごとに異なります。光子が暗黒物質から来ており、銀河内で滑らかに分布している場合、それらの変動は予測可能なサイズになるはずです。それらがパルサーのような点光源からのものである場合、変動はより大きくなり、画像はより粗くなるはずです。これは、各ピクセル内のパルサーの数も異なり、ピクセル間の変動が大きくなるためです。
2015年、スラティアのチームは、画像が非常に粗く、パルサーによって生成された可能性が高いと報告しました.その研究は大きな効果をもたらしました。 Hooper と Goodenough の元の論文への引用は、2015 年の 120 以上から昨年は 40 以上に減少しました。
しかし現在、Slatyer と MIT のポスドクである Rebecca Leane は、ガンマ線フラックスへの他の寄与を差し引くために使用されるさまざまな空間パターンまたはテンプレートに問題があることを発見しました。特に、さまざまなタイプの点源のテンプレートが正しくない場合、分析はより滑らかな暗黒物質信号を大幅に過小評価する傾向があることが、シミュレートされたデータのテストで示されています。 「物事を正しくモデル化しないと、暗黒物質が取り除かれているように見えます」と Leane は言います。実際、研究者がシミュレートされた暗黒物質信号を実際のフェルミ データに注入したとき、彼らの分析は必ずしもそれを見つけられなかった、と彼らは Physical Review Letters で出版中の論文で報告しています。 .そのため、実際の暗黒物質の信号がデータに含まれている可能性があり、彼らはそれを見落としている可能性があると Leane は説明します。
素粒子論者は、銀河中心過剰について再び頭を悩ませ始めるのでしょうか?フーパーはそう願っています。 「興味を失った人々の 5%、50%、90% が戻ってくるかどうかはわかりません」と彼は言います。他の人は、銀河の中心過剰は決定的に分析するにはあまりにもあいまいなままである可能性が高いと言っています. 「[従来の] 天体物理学で説明できないものは今のところ見当たりません」と、ニューヨーク市にあるニューヨーク大学の理論家 Glennys Farrar は言います。
メリーランド州グリーンベルトにある NASA のゴダード宇宙飛行センターの天体素粒子物理学者で、フェルミに取り組んでいる Mattia Di Mauro は、新しい研究の真の教訓は、物理学者が銀河の中心にある通常の、しかし複雑な天体物理学をよりよく理解する必要があるということです。宇宙望遠鏡。 「でも、暗黒物質への関心だけが復活するのではないかと心配です。」
