费米在仙女座星系中发现了可能的暗物质

M31中心的伽马射线过量（以黄白色显示）暗示着银河系中心区域发生了意外事件。科学家认为，信号可能由多种过程产生，包括大量脉冲星甚至暗物质。

一组天文学家利用NASA的费米伽马射线太空望远镜在邻近的仙女座星系中心发现了一个信号，该信号可能表明暗物质的存在。伽马射线信号类似于费米在我们自己的银河系中心发现的伽马射线信号。

伽玛射线是宇宙中最活跃的现象所产生的能量最高的光形式。它们在银河系等星系中很常见，因为宇宙射线，接近光速运动的粒子在与星际气体云和星光相互作用时会产生伽玛射线。

令人惊讶的是，最新的费米数据显示，仙女座（Andromeda）中的伽马射线（也称为M31）被限制在星系中心，而不是扩散到整个星系。为了解释这种不寻常的分布，科学家们提出了这种排放可能来自几个不确定的来源。其中之一可能是暗物质，暗物质构成了宇宙的大部分。

NASA的费米望远镜已经在仙女座星系中心发现了伽马射线过量，这与之前在我们银河系中心发现的费米信号相似。观看以了解更多信息。

国家科学研究与研究中心的天体物理学家首席科学家Pierrick Martin说：“我们预计暗物质会在银河系和其他星系的最内层积聚，这就是为什么找到这样一个紧凑的信号非常令人兴奋的原因。”法国图卢兹天体物理与行星研究所。“ M31将是理解这对仙女座星系和银河系意味着什么的关键。”

描述结果的论文发表在《天体物理学杂志》上。

这种发射的另一个可能来源可能是M31中心的脉冲星浓度很高。这些旋转的中子星重达太阳质量的两倍，属于宇宙中最稠密的物体之一。一茶匙的中子星物质将在地球上重达十亿吨。一些脉冲星以伽马射线发射大部分能量。由于M31处于250万光年的距离，因此很难找到单个脉冲星。为了测试伽玛射线是否来自这些物体，科学家可以将他们从银河系观测中获得的关于脉冲星的知识应用于仙女座星系的新X射线和射电观测。

既然费米在M31和银河系中都检测到了类似的伽马射线特征，科学家就可以使用这些信息来解决两个星系中的奥秘。例如，M31从其大圆盘发出的伽马射线很少，大多数恒星在此处形成，这表明漫游于此的宇宙射线较少。因为通常认为宇宙射线与恒星形成有关，所以M31外部不存在伽马射线，这表明星系产生不同的宇宙射线，或者表明它们可以更快地逃离星系。研究仙女座可能有助于科学家了解宇宙射线的生命周期以及它与恒星形成的关系。

“我们不完全了解宇宙射线在银河系中的作用，或者它们如何在银河系中传播，”中国昆明中国科学院云南天文台的天体物理学家侯贤说，他也是这项工作的首席科学家。“ M31让我们看到宇宙射线在与我们自己的银河系不同的条件下的行为。”

在银河系和M31中的类似发现意味着科学家在进行困难的观测时可以将星系彼此用作模型。虽然费米可以对银河系的中心进行更敏感，更详细的观察，但由于银河系盘的发射，其视线被部分遮盖了。但是望远镜从银河系不可能达到的外部角度看仙女座。

美国宇航局戈达德太空飞行中心研究科学家里贾纳·卡普托（Regina Caputo）说：“我们的银河系与仙女座非常相似，它确实有助于我们进行研究，因为我们可以了解更多有关银河系及其形成的知识。”马里兰州格林贝尔特。“这就像生活在一个没有镜子但有一对双胞胎的世界中，并且您可以看到有关双胞胎的所有物理信息。”

虽然需要更多的观测来确定伽玛射线过量的来源，但这一发现为了解更多关于两个星系以及也许还不清楚的暗物质性质提供了一个令人兴奋的起点。

卡普托说：“关于伽玛射线的天空，我们还有很多要学习的东西。”“我们拥有的信息越多，我们就可以在我们自己的银河系模型中投入更多的信息。”

NASA的费米伽马射线太空望远镜是与美国能源部合作开发的天体物理学和粒子物理学合作伙伴，法国，德国，意大利，日本，瑞典和美国的学术机构和合作伙伴也做出了重要贡献。

出版物：M. Ackermann等，“费米大面积望远镜对M31和M33的观测：，《仙女座的银河中心超额？？》，2017年，ApJ，836，208； doi：10.3847 / 1538-4357 / aa5c3d