
天文学家们追了这道光整整十年,却始终无法确认它从哪里来。
银河系中心有一片弥漫的伽马射线辉光,向外延伸数千光年,大致呈球形包裹着银河核心。这个被称为”银河系中心超额辐射”的神秘信号,自2009年前后由费米伽马射线空间望远镜捕获以来,始终是天体物理学界争论最激烈的谜题之一。它到底来自暗物质,还是数以万计的毫秒脉冲星?十多年过去,科学界依然没有定论。
2026年6月,维也纳大学与劳伦斯伯克利国家实验室的联合研究团队在《物理评论快报》发表了一项新分析,借助机器学习技术,将这场争论带入了新的阶段。他们的结论是:此前认为暗物质解释已经出局的判断,下得太早了。
一个被忽略的维度,翻转了十年结论
要理解这项新研究的意义,得先理清这场争论的前因后果。
暗物质是理论物理学家为填补宇宙质量缺口而构想出的假想物质,占据宇宙总质量的约27%,却至今未被直接捕捉到。理论预测,如果暗物质粒子在银河系中心的高密度区域彼此碰撞并湮灭,就可能释放出伽马射线,形成一片弥漫、平滑、近乎球形的光辉,这与观测到的银河系中心超额辐射在空间形态上惊人地吻合。
但麻烦在于,数以万计的毫秒脉冲星同样能产生类似的伽马射线信号。毫秒脉冲星是中子星的一个子类,自转速度快得惊人,每秒可转数百圈,持续向外喷射高能射线。过去几年里,多项统计分析依靠观察伽马射线信号的”颗粒感”——也就是信号是否表现为分散的点状分布——得出结论:银河系中心超额辐射更像是大量独立点源叠加的产物,而不是均匀弥散的暗物质湮灭所致,脉冲星假说因此占了上风。
新研究的突破口恰恰在于,这些早期分析全都漏掉了一个关键信息维度:每一个被探测到的伽马射线光子所携带的能量。
研究团队搭建了一套基于机器学习的分析框架,在一百多万次模拟伽马射线观测数据上完成了训练,首次把光子的空间分布和单个光子的能量信息同时纳入考量。这表面上只是多加了一个参数,实质上等于给分析工具补上了一个此前一直缺席的关键感官。
结论随之翻转。
领导这项研究的维也纳大学研究员弗洛里安·利斯特解释道,一旦把光子能量纳入分析,早期研究中那些支撑点源解释的统计证据就会明显缩水。劳伦斯伯克利国家实验室的尼克·罗德进一步补充:”我们的分析表明,如果这些点源真的存在,它们的亮度必须极其微弱,微弱到几乎无法跟暗物质湮灭所预期的弥漫辐射区分开。”
换句话说,脉冲星解释并没有被彻底推翻,但已经被大幅削弱,暗物质重新回到了无法被排除的合理候选名单上。
35000颗脉冲星,还是一种未知粒子?
这项研究还对脉冲星假说抛出了另一重质疑:规模上的不合理。
如果银河系中心超额辐射真的源自毫秒脉冲星,按照新研究的约束条件,银河系核心区域至少需要塞进大约35000颗这类天体。这个数字远远超出了此前多项研究估计的几百到几千颗的范围,也让脉冲星解释在观测取证上面临着高得多的门槛。
要核实这一点,恐怕得等下一代射电和伽马射线望远镜上阵,才有希望分辨出如此海量的微弱点源。即将启用的平方公里阵列射电望远镜SKA,也许能在这个问题上撕开一道口子。
值得强调的是,这项研究本身并没有宣告发现了暗物质。利斯特在接受采访时措辞相当审慎:”我们的研究并没有表明暗物质是造成这一信号的原因。然而,这表明现在就排除这种可能性还为时过早。”
这种克制折射出这个领域真实的认知处境。银河系中心是伽马射线天空中噪声最大、天体最密集的区域,超新星遗迹、气体云、活跃的星际介质搅成一团,任何信号都深埋在极其复杂的背景杂音之中。在这样的环境里做精确测量,本质上就是一个极难拆解的信号分离难题,而机器学习在处理高维度、高噪声数据上的特长,正在为攻克这类难题提供全新的手段。
十年的悬案,还没有落幕。但至少,它依然值得我们继续追下去。




