高分辨率模拟发现：银河系中心暗物质呈扁平盒状结构

科技日报记者 张佳欣

德国波茨坦莱布尼茨天体物理研究所联合以色列希伯来大学和美国约翰斯·霍普金斯大学组成的研究团队，通过高分辨率模拟发现，银河系中心附近的暗物质并非呈球形，而是呈扁平盒状结构且不对称，与银河系古老恒星核结构高度一致，为“伽马射线过量源于暗物质湮灭”的理论提供了有力证据。相关成果发表于最新一期《物理评论快报》杂志。

10多年前，美国费米空间望远镜在观测银河系中心时发现，伽马射线数量明显超出理论预期，这种高能光子信号被称为“伽马射线过量”。这一现象立即引发天文学界的广泛讨论。科学家提出两种主要解释：一是这些射线可能来自古老的毫秒脉冲星，即每秒自转上千次的超致密中子星，其能释放强烈高能辐射；二是暗物质粒子相互碰撞湮灭释放能量产生的伽马射线。

此前，由于暗物质分布模型与观测数据存在差异，这一假说一度受到质疑。此次，研究团队利用高分辨率宇宙模拟技术，结合银河系的历史合并过程，重建了多种“银河系样星系”的形成过程。模拟显示，银河系中心暗物质呈扁平、盒状结构，与古老恒星核形态一致。这一几何特征对解释伽马射线过量至关重要。

长期以来，反对暗物质假说的一个主要理由是，伽马射线过量呈盒状分布，更像脉冲星产生的光信号。然而，如果暗物质本身也呈现类似结构，这一反对理由便不再成立。换言之，暗物质粒子的碰撞和湮灭完全可能成为银河系中心伽马射线过量的来源。

未来，正在智利建设的切伦科夫望远镜阵列将提供更高能量范围的伽马射线观测能力，有望通过记录高能段的“尾部”来区分暗物质与脉冲星假说。天体物理学家认为，如果观测到伽马射线在特定高能段出现明显截断，将成为暗物质湮灭存在的关键证据；若能量呈现类似脉冲星的渐进衰减，则意味着脉冲星仍可能是主因。但随之而来的问题是，银河系中心为何能诞生并保留如此多脉冲星。

这一研究若进一步得到确认，将成为暗物质存在的首个间接证据，对物理学、宇宙学乃至星系形成研究都具有深远意义，也可能为探索标准模型以外的新物理提供方向，并有助于解答人类对宇宙组成的长期疑问。