暗物质很可能是银河系中心伽马射线过量的来源
近年来，在专门研究高能光谱天体物理信号的航天任务中，出现了一系列理论模型无法预测的神秘现象。为了找到这些异常现象的解释，人们提出了许多解决办法。最令人兴奋的假说引用了难以捉摸的暗物质，它比普通物质丰富四倍。到目前为止，我们只探测到了它的引力效应。
INFN都灵分部研究员Mattia Di Mauro最近进行的两项理论研究（其中一项发表在《物理评论》上）证实了这一解释与测量的过量物质是一致的，并进一步证明了它不会被理论和观测数据之间的潜在差异所推翻。
获得的结果基于一项创新和详细的分析，该分析将美国宇航局主要费米仪器费米大面积望远镜（LAT）过去11年的数据与帕梅拉在轨探测器和阿尔法磁谱仪实验（AMS-02）在国际空间站记录的其他天文异常的测量结果进行了比较空间站。帕梅拉和阿尔法磁谱仪由国际合作管理，其中法国国家天文台起着决定性的作用。
自2009年以来，费米测量显示，在星系中心有一个能量等于或大于1gev（电子质量的2000倍）的光子过剩。天体物理学家试图用几种方法解释这些观测结果，包括星系中心附近可能存在数以千计的弱脉冲星，以及暗物质提供的潜在伽马射线贡献。这些分析有很大的不确定性，因为它们涉及所谓的天体物理伽马射线背景模型，这些模型是由宇宙射线或已知来源产生的。虽然它们可以包含一些可变性，但它们有很大的误差。
为了更准确地描述伽马射线过剩的特征，评价它是否真的与暗物质相容，这项新的研究依赖于lat去年收集的最广泛的一组数据，并采用分析技术，通过使用多个模型将天体物理背景的不确定性降到最低。
所使用的分析方法提供了有关过剩伽马辐射空间分布的非常相关的信息，可以解释是什么在星系中心产生了过剩的高能光子。例如，如果过剩的伽马射线是由宇宙射线与原子的相互作用引起的，我们将观察到它在低能时有较大的空间分布，而在高能时由于宇宙粒子的传播而扩散较少。最新的研究强调过度的空间分布如何不随能量的变化而变化。这个相位以前从未被观察到，可以用暗物质的存在来解释。因为研究人员认为，构成暗物质晕的粒子应该具有类似的能量。分析清楚地表明，过多的伽马射线集中在星系中心。如果暗物质实际上是一种新的粒子，那么这正是我们期望在星系中心发现的。
另一项将发表在同一期刊上的研究将用一个更大模型的预测来检验暗物质假说的有效性，这个模型描述了宇宙中这个难以捉摸的组成部分可能存在的粒子相互作用。一个理论模型表明暗物质粒子的存在并没有被天体物理背景中记录的其他异常所否认。其中包括帕梅拉和AMS-02测量到的过剩正电子，以及附近矮星系没有高能光子，矮星系的恒星运动意味着存在高浓度的暗物质，如果归因于暗物质过剩的话。
从第二项研究中建立的物理模型出发，考虑暗物质粒子相互作用和湮灭的不同结果，即高能光子产生前的替代方案，研究人员验证了这些可能性中的哪一个最符合银河系中心的过剩伽马射线，以及从矮星系探测到的过剩正电子和缺乏伽马射线。这种比较使我们能够得出暗物质的精确性质，这些性质与星系中心过剩的上限和其他粒子数据是一致的。