20 世紀 30 年代初，瑞士天文學家 Fritz Zwicky 注意到許多星系的移動速度遠遠快於其可見質量。這種不尋常的運動使他提出，某種看不見的結構，即暗物質，提供了保持這些星系完好無損所需的額外引力。近一個世紀後，美國宇航局的費米伽馬射線太空望遠鏡可能記錄了這種神秘物質的第一個直接證據。這提供了最終能夠“看到”暗物質的可能性。
自首次出現以來，暗物質一直是天文學最大的謎團之一。到目前為止，科學家只能通過觀察它如何影響正常物質來間接研究它，例如它如何產生足夠的引力來將星系聚集在一起。它們無法被直接探測到，因為暗物質粒子不與電磁力相互作用。這意味著它們不吸收。反射或發射光
WIMP 假說和伽馬輻射預測
許多研究人員認為，暗物質是由弱相互作用的大質量粒子（WIMP）組成的。人們相信這些粒子比質子重，並且與正常物質的相互作用非常少，因此很難被檢測到。然而，該理論表明，當兩個 WIMP 碰撞時，它們會相互湮滅並釋放出高能粒子。包括伽馬射線光子。
科學家們花了數年時間研究暗物質應該聚集的區域。尤其是在銀河系中心。東京大學Tomonori Totani教授利用費米伽馬射線太空望遠鏡的新數據來尋找這些特定的伽馬射線，據信他已經識別出與暗物質粒子湮滅相關的預測伽馬射線信號。
戶谷的發現出現在 宇宙學與天文學粒子物理學雜誌–
銀河系中心附近的 20 GeV 伽馬射線暈
“我們檢測到光子能量為 20 吉電子伏（或 200 億電子伏）的伽馬射線，這是一個很大的能量）以光暈狀結構向銀河系中心延伸。伽馬射線發射組件與暗物質暈預期的形狀非常匹配，”Totani 說。
測量的伽馬射線能譜它描述了氣體排放強度如何變化。這與質量約為質子 500 倍的假設 WIMP 毀滅的模型預測相符。根據觀測到的伽馬射線強度估計的這些破壞事件的頻率也與預期的理論範圍一致。
評估重大發展的可行性
戶谷解釋說，伽馬射線模式不能輕易地映射到其他已知來源或一般天文過程。因此，他認為這些數據是長期以來尋找的暗物質伽馬射線發射的良好候選數據。
“如果這是正確的，根據我的知識範圍，這將標誌著人類第一次‘看到’暗物質，而且事實證明，暗物質是一種新粒子，未包含在當前粒子物理標準模型中。這標誌著天文學和物理學的重大發展。”戶谷說。
後續步驟和獨立驗證
不過，戶谷對自己的分析充滿信心。但他強調，獨立確認很重要。其他研究人員需要對數據進行檢查，以確認類似光暈的輻射確實是暗物質破壞的結果。不是來自任何其他天體物理學來源。
進一步的支持可能來自於在其他區域發現相同的伽馬射線特徵。富含暗物質的矮星系圍繞銀河系光環運行被認為非常有前途。 “當再次收集數據時，這種情況可能會發生。如果是這樣，這將為伽馬射線起源於暗物質提供更有力的證據，”戶谷說。
資助：這項工作得到了 JSPS/MEXT KAKENHI 撥款號 18K03692 的支持。
