研究排除了暗物質破壞作為星系中心額外輻射的起源
費米伽瑪射線太空望遠鏡在銀河系中心發現了十多年前的高能輻射,這使一些物理學家說服他們看到了暗物質粒子an滅的證據,但是由加州大學爾灣分校的研究人員已經排除了這種解釋。
在最近發表在《物理評論D》雜誌上的一篇論文中,弗吉尼亞理工學院和州立大學及其他機構的UCI科學家和同事報告說,通過對費米數據的分析和一系列詳盡的建模練習,他們能夠確定觀察到的伽馬射線不可能是由所謂的弱相互作用的大顆粒產生的,而這種相互作用通常被認為是暗物質。
該論文的作者說,通過消除這些粒子,破壞這些粒子可以產生高達300吉電子伏特的能量,這對暗物質的性質施加了迄今為止最強的約束。
“在40年左右的時間裡,粒子物理學家中最主要的暗物質候選者是一個熱的,相互作用弱且尺度微弱的粒子,這一結果首次排除了該候選者中非常高質量的粒子,”他說。-UCI物理與天文學教授Kevork Abazajian。
UCI物理與天文學教授Manoj Kaplinghat補充說:“在許多模型中,該粒子的質量範圍是質子的10到1,000倍,理論上,更大的粒子作為暗物質粒子的吸引力較小。” “在本文中,我們將排除在有利範圍內的暗物質候選物,這極大地改善了我們限制代表暗物質的可能性的限制。”
阿巴扎吉安說,暗物質信號可能被銀河中心的其他天體物理學現象所排斥,例如恆星形成,宇宙射線從分子氣體中偏轉出來,最引人注目的是中子星和毫秒脈衝星,這是恆星探測到的多餘伽瑪射線的來源。費米太空望遠鏡。
物理學與天文學博士後研究員奧斯卡·馬西亞斯(Oscar Macias)表示:“我們研究了銀河中心發生的所有不同模型,包括分子氣體,恆星發射和散射低能光子的高能電子。”東京大學卡夫利宇宙物理與數學研究所的學生於2017年對UCI進行了訪問,從而啟動了該項目。“我們花了三年多的時間將所有這些新的,更好的模型組合在一起,並檢查排放,發現暗物質幾乎沒有餘地。”
也是阿姆斯特丹大學GRAPPA中心的博士後研究員的Macias補充說,如果沒有費米大面積望遠鏡合作組織提供的數據和軟件,就不可能獲得這個結果。
該小組測試了銀河中心地區使用的所有類別的模型以進行過量排放分析,其結論保持不變。Macias說:“人們將不得不設計一種擴散模型,以在其中留下一個很大的’漏洞’,以放鬆我們的約束,而科學則無法那樣做。”
卡普林哈特(Kaplinghat)指出,物理學家曾預測,暗物質an滅的輻射將以銀河系中心發出的整潔的球形或橢圓形表示,但是費米太空望遠鏡在2008年6月部署後探測到的伽瑪射線過量顯示為三軸,條狀結構。
他說:“如果您在銀河中心凝視,您會發現恆星呈四方形分佈。” “有一盤星星,在中心,有一個凸起,在天空上大約10度,實際上是一個非常特殊的形狀-一種不對稱的盒子-這種形狀幾乎沒有餘地容納其他暗物質。 ”
這項研究是否排除了星系中暗物質的存在?“不,”卡普林哈特說。“我們的研究限制了暗物質可能存在的粒子類型。銀河系中暗物質的多種證據是可靠的,不受我們工作的影響。”
Abazajian並沒有認為研究小組的發現令人沮喪,而是應該鼓勵物理學家關注除最受歡迎的概念以外的其他概念。
他說:“有很多替代暗物質候選物。” “搜索將更像是一個釣魚探險,在那裡您還不知道魚在哪裡。”