암흑물질이 은하수의 심장을 밝히고 있을지도 모른다

새로운 연구는 천체물리학의 가장 끈질긴 논쟁 중 하나인 우리 은하 중심에서 강력한 감마선 빛을 일으키는 원인이 무엇인가에 신선한 생명을 불어넣었습니다.

Moorits Muru 박사가 이끄는 Leibniz 천체물리학 포츠담 연구소(AIP)의 Noam Libeskind 박사와 Stefan Gottlöber 박사는 예루살렘 히브리 대학교 라카 물리학 연구소의 Yehuda Hoffman 교수와 옥스퍼드 대학교의 Joseph Silk 교수와 공동으로 연구를 수행했습니다. 실제 검토 편지. 그들의 작업은 고급 우주론 시뮬레이션을 사용하여 우주의 대부분을 구성한다고 생각되는 보이지 않는 물질인 암흑 물질이 NASA의 페르미 감마선 우주 망원경이 처음 발견한 고에너지 방사선의 과잉을 여전히 설명할 수 있는지 여부를 테스트합니다.

은하 중심 과잉 재방문

10년 넘게 과학자들은 은하계 심장에서 흘러나오는 감마선의 예상치 못한 급증인 소위 “은하 중심 과잉”과 씨름해 왔습니다. 초기에 연구자들은 암흑 물질 입자가 서로 충돌하고 소멸되어 강렬한 방사선 폭발을 일으킬 수 있다고 의심했습니다. 그러나 관찰된 감마선 패턴은 예상되는 암흑 물질 분포 모양과 완전히 일치하지 않았습니다. 이러한 불일치로 인해 많은 사람들은 밀리초 펄서로 알려진 고대의 빠르게 회전하는 중성자별이라는 또 다른 설명을 선호하게 되었습니다.

가능성을 테스트하기 위해 팀은 현실적인 우주 환경 내에서 은하수와 같은 은하를 모델링하도록 설계된 일련의 고해상도 시뮬레이션인 Hestia를 선택했습니다. 연구자들은 은하의 폭력적인 합병과 혼란스러운 시작을 추적함으로써 이러한 고대 사건이 은하 중심부에 있는 암흑 물질의 모양과 밀도를 크게 변화시켰을 수 있음을 발견했습니다.

그들의 결과는 이전 모델이 예측한 것보다 훨씬 더 복잡한 비구형 암흑 물질 구조를 보여줍니다. 이는 많은 수의 펄서를 호출할 필요 없이 감마선의 확산을 자연스럽게 재현하는 것입니다.

은하수의 혼란스러운 과거가 흔적을 남깁니다

연구진은 “은하의 충돌과 성장의 역사는 암흑물질이 중심부에 어떻게 배열되어 있는지에 대한 명확한 흔적을 남긴다”고 설명했다. “우리가 그것을 설명할 때, 감마선 신호는 암흑 물질이 설명할 수 있는 것과 훨씬 더 유사해 보입니다.”

이번 연구로 논쟁이 끝나지는 않았지만 암흑물질이 현대 천문학의 가장 흥미로운 현상 중 하나에 대한 선도적인 설명으로 다시 자리매김했습니다.

더 높은 에너지의 감마선을 감지할 수 있는 체렌코프 망원경 어레이(Cherenkov Telescope Array)와 같은 미래의 관측소는 이러한 경쟁 이론에 대한 보다 정확한 테스트를 제공할 것입니다. 이 장비를 통해 빛이 실제로 암흑 물질에서 나오는지, 아니면 다른 우주 과정이 원인인지 확인할 수 있습니다.

연구팀은 “이번 연구는 하늘에서 가장 흥미로운 신호 중 하나를 해석하는 새로운 방법을 제공한다”고 말했다. “우리는 암흑 물질이 관찰 가능한 흔적을 남긴다는 것을 확인하거나 은하수 자체에 대해 완전히 새로운 것을 배우게 될 것입니다.”