銀河系中心伽瑪射線之謎：暗物質或脈衝星，真相即將揭曉？

暗物質的隱藏之手：解開銀河系核心的謎團

「伽瑪射線，特別是我們在銀河系中心觀察到的過量光，可能就是我們的第一條線索。」—— 約翰霍普金斯大學 Joseph Silk

伽瑪射線之謎：天文學界多年來未解的難題


銀河系中心一直存在著一種微弱而廣泛的伽瑪射線輝光，這個現象困擾天文學家多年。這個光芒的起源至今仍然是天文物理學中的一個關鍵問題。這種伽瑪射線並非來自單一的點源，而是瀰漫在銀河系中心的一個廣大區域，使得追溯其本源變得極為困難。這種 загадочность 加深了我們對銀河系核心複雜結構的理解的挑戰。天文學家利用NASA的費米伽瑪射線太空望遠鏡等設備，持續收集數據，希望能揭開這個宇宙謎團的面紗。


暗物質碰撞假說：伽瑪射線的潛在來源


其中一個主要的理論是，這些伽瑪射線是由暗物質粒子在銀河系中心附近碰撞並相互湮滅所產生的。由於暗物質被認為在銀河系中心高度集中，因此這個區域被視為暗物質相互作用的理想場所。暗物質，這種看不見且神秘的物質，構成了宇宙質量的很大一部分，並在星系的形成和結構中起著至關重要的作用。
暗物質主宰著宇宙，並將星系聚集在一起。它是極其重要的，我們一直都在拼命思考如何才能檢測到它。
暗物質的存在是透過其重力效應間接推斷出來的，但至今沒有直接的觀測證據。如果伽瑪射線確實是暗物質湮滅的產物，這將是我們首次直接觀測到暗物質的證據，將徹底改變我們對宇宙的理解。

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毫秒脈衝星替代方案：另一種可能的解釋

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另一種解釋則認為，伽瑪射線來自毫秒脈衝星，這是一種快速旋轉的中子星。這些脈衝星會發出高能輻射，其特性可能與觀測到的伽瑪射線信號相似。毫秒脈衝星是老中子星，通過從伴星吸積物質而加速到極高的自轉速度。它們的高自轉速率導致強烈的電磁輻射。要確認毫秒脈衝星是否是伽瑪射線的來源，需要精確地對銀河系中心的脈衝星數量和分佈進行建模，並將其預測的伽瑪射線信號與觀測到的數據進行比較。這是一個複雜的過程，因為銀河系中心的脈衝星數量很難準確估計，而且它們的輻射特性也可能存在很大差異。


超級電腦模擬與銀河系歷史：追溯暗物質的足跡


為了探索這個謎團，研究人員使用先進的超級電腦模型來模擬銀河系的形成，並首次將銀河系早期歷史和演化納入考量。銀河系是通過與較小的、富含暗物質的星系合併而形成的。

為了探索這個謎團，Silk和一個國際科學家團隊使用先進的超級電腦模型來繪製暗物質最有可能存在於銀河系的位置，並首次將銀河系的早期歷史和演化納入考量。
這種方法可以更真實地預測暗物質的分佈和伽瑪射線的發射。透過模擬銀河系的合併歷史，研究人員可以更好地理解暗物質如何在其中心積累，以及這如何影響伽瑪射線的產生。

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匹配地圖與不斷增長的證據：暗物質假說的有力支持

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模擬的暗物質碰撞產生的伽瑪射線發射地圖，與NASA費米伽瑪射線太空望遠鏡收集的數據吻合良好。

這些匹配的地圖完善了三重證據，表明銀河系中心的過量伽瑪射線可能源自暗物質。
這為暗物質假說提供了有力的（雖然不是決定性的）證據。然而，需要強調的是，這種匹配並不能完全排除毫秒脈衝星的可能性，因為它們的伽瑪射線信號也可能與觀測到的數據相似。因此，需要進一步的證據來確定伽瑪射線的真正來源。

切倫科夫望遠鏡陣列的潛力：揭開宇宙真相的鑰匙
即將建成的切倫科夫望遠鏡陣列（Cherenkov Telescope Array，CTA），作為下一代伽瑪射線望遠鏡，有望提供更高解析度的數據，這有助於區分暗物質和毫秒脈衝星的解釋。
研究人員相信，來自更高解析度望遠鏡的數據將有助於天文物理學家打破這個悖論，該望遠鏡有能力測量高能信號。
切倫科夫望遠鏡通過觀察伽瑪射線與地球大氣相互作用時產生的切倫科夫輻射來間接探測伽瑪射線。CTA在靈敏度和解析度方面將顯著優於現有儀器，使其能夠更精確地測量伽瑪射線的能量和方向。這將有助於區分暗物質湮滅和毫秒脈衝星產生的伽瑪射線信號，因為它們的能量譜和空間分佈可能存在差異。
未來實驗與矮星系觀測：尋找暗物質的下一個前沿
研究團隊計劃進行新的實驗來分析伽瑪射線的能量，這可能會揭示它們的起源。他們還計劃在繞銀河系運行的矮星系中尋找暗物質的蹤跡。矮星系被認為主要由暗物質組成，使其成為尋找暗物質湮滅信號的理想目標。
很有可能我們會看到新的數據，並確認其中一種理論，或者我們可能什麼都找不到，在這種情況下，這將是一個更大的謎團需要解決。
如果能在矮星系中觀測到與暗物質湮滅預測相符的伽瑪射線信號，這將為暗物質的存在提供更有力的證據，並有助於我們理解暗物質的性質。 相關研究論文可在約翰霍普金斯大學的網站上搜尋，或使用關鍵字”Dark Matter Milky Way Gamma Rays”在天文學期刊資料庫中查找。

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Johns Hopkins University. (2025, October 18). Something mysterious is lighting
up the Milky Way. Could it be dark matter?. ScienceDaily. Retrieved October 18,
2025 from www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251018102113.htm\n—\n Story Source:
Materials provided by Johns Hopkins University. Original written by Hannah Robbins. Note: Content may be edited for style and length.