東京大学の研究者らは、NASA のフェルミ ガンマ線宇宙望遠鏡からのデータを分析し、天の川銀河の中心から来る過剰なガンマ線を特定しました。この信号は、数十年にわたって理論モデルによって予測されていた現象である暗黒物質粒子の消滅と一致する特性を示しています。
既知のガンマ線源を除去した後、検出は銀河中心の周囲約100度をカバーする領域で発生した。この研究は、Journal of Cosmology and Astroparticle Physics に掲載されました。
従来の天体物理現象でも同様の信号が発生する可能性があるため、この研究はまだ他のチームによる独立した確認を待っている。
過剰なガンマ線の発生源
科学者たちは、パルサー、超新星残骸、宇宙マイクロ波背景放射など、既知の寄与をすべて銀河地図から差し引いています。残ったのは、銀河のハローに集中した数 GeV のエネルギーを持つ拡散信号でした。
このパターンは、互いに消滅し、対のガンマ線を生成する WIMP (弱く相互作用する大質量粒子) ダークマター粒子の予測と一致します。
観測された放出プロファイル
エネルギー スペクトルは 2 ～ 10 GeV 付近でピークに達します。空間分布は、暗黒物質密度 (ρ²) に予想される二次プロファイルに従います。強度は銀河の中心で最大となり、外側の領域に向かって徐々に減少します。信号は、さまざまな天体物理背景モデルを適用した後でも残ります。
暗黒物質探索の歴史
フリッツ・ツヴィッキーは、1933 年にコマ星団内の銀河の動きを観察することによって暗黒物質の存在を提案しました。ベラ・ルービンは1970年代に渦巻銀河の回転曲線でこの現象を確認した 暗黒物質は宇宙の総質量の約85％を占めると推定されている 地下実験と衝突型加速器は直接検出されずに30年以上にわたってこの粒子を探し続けている
研究で使用された方法論
研究チームは、フェルミ望遠鏡の LAT 装置によって収集された 14 年間のデータを使用しました。彼らは、過去 5 年間にわたって開発された高度な背景減算技術を適用しました。彼らは、既知のガンマ線源について 100 を超える異なるモデルをテストしました。残留シグナルはすべての分析において統計的に有意なままでした。
研究の次のステップ
将来のチェレンコフ望遠鏡アレイ (CTA) などの天文台は、より高い感度で信号を検証できるようになります。相補的な間接実験により、反物質とニュートリノのデータの分析が続けられます。確認には、複数の独立した証拠を統合する必要があります。
素粒子物理学にとっての重要性
もし確認されれば、その検出は標準モデルを超える新たな粒子の存在を示すことになる。粒子の推定質量は、数十から数百 GeV/c² の範囲になります。この発見は、宇宙の大部分の組成とビッグバン以降の宇宙構造の形成を理解する道を開くものとなるでしょう。
検出された信号は、これまでの暗黒物質の直接証拠の最も有力な候補であるが、科学界はさらなる検証が行われるまで慎重な姿勢を崩さない。