東京大學(xué)天文學(xué)家戶谷友則帶領(lǐng)的研究團隊，在銀河系中心捕捉到一組異常的伽馬射線信號，這一發(fā)現(xiàn)可能為暗物質(zhì)的存在提供迄今最直接的證據(jù)。研究團隊通過分析美國宇航局費米伽馬射線太空望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)這些信號的能量特征與理論預(yù)測的暗物質(zhì)粒子湮滅過程高度吻合。

暗物質(zhì)的概念最早可追溯至20世紀30年代。當(dāng)時瑞士天文學(xué)家弗里茨·茲威基在研究后發(fā)星系團時發(fā)現(xiàn)，星系的實際運動速度遠超其可見質(zhì)量所能解釋的范圍。他由此推斷，宇宙中必然存在一種不發(fā)光、不反射光的“不可見物質(zhì)”，正是這種物質(zhì)維持著星系結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。此后近百年間，科學(xué)家們始終未能直接觀測到暗物質(zhì)，只能通過其對可見物質(zhì)的引力效應(yīng)間接推斷其存在。

目前科學(xué)界普遍認為，暗物質(zhì)約占宇宙總物質(zhì)的85%，而我們熟悉的普通物質(zhì)僅占15%。由于暗物質(zhì)粒子不參與電磁相互作用，傳統(tǒng)光學(xué)觀測手段無法直接捕捉其蹤跡。研究者們轉(zhuǎn)而通過探測暗物質(zhì)可能產(chǎn)生的次級粒子來尋找線索，其中伽馬射線因其高能量和穿透性成為重點觀測對象。

根據(jù)主流理論模型，暗物質(zhì)可能由弱相互作用大質(zhì)量粒子（WIMPs）構(gòu)成。當(dāng)兩個WIMP粒子碰撞時，會發(fā)生湮滅并釋放出高能粒子，包括伽馬射線光子。銀河系中心作為暗物質(zhì)密度最高的區(qū)域之一，自然成為搜尋這類信號的理想場所。戶谷團隊正是基于這一理論，在銀河系中心區(qū)域開展了長期觀測。

研究團隊在銀河系中心探測到能量約為20吉電子伏特的超高能伽馬射線，其分布呈現(xiàn)暈狀結(jié)構(gòu)向外擴散。能譜分析顯示，這些射線的能量特征與WIMP湮滅模型預(yù)測的結(jié)果高度一致，暗示暗物質(zhì)粒子的質(zhì)量可能達到質(zhì)子的500倍。戶谷友則指出：“這種輻射模式難以用超新星、脈沖星等已知天體現(xiàn)象解釋，因此被視為暗物質(zhì)存在的強烈信號。”

若這一發(fā)現(xiàn)得到進一步驗證，將成為天文學(xué)與物理學(xué)領(lǐng)域的重大突破。首先，這將實現(xiàn)人類首次直接觀測到暗物質(zhì)，破解自茲威基提出概念以來困擾科學(xué)界近百年的謎題；其次，證實暗物質(zhì)是標準模型之外的新粒子，可能推動基礎(chǔ)物理理論的革新。目前，研究團隊正計劃在銀河系暈中的矮星系等暗物質(zhì)富集區(qū)域開展后續(xù)觀測，以驗證當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的普適性。

相關(guān)研究成果已分兩期刊載于《宇宙學(xué)與天體粒子物理學(xué)報》。該發(fā)現(xiàn)引發(fā)了科學(xué)界的廣泛關(guān)注，多位專家表示，盡管仍需更多獨立觀測數(shù)據(jù)支持，但這一研究為暗物質(zhì)探測開辟了新的方向，可能成為改變?nèi)祟愑钪嬲J知的關(guān)鍵一步。