20世纪30年代初，瑞士天文学家弗里茨·兹威基观测到宇宙中一些星系的运动速度远超其质量所允许的极限，这促使他推断存在某种看不见的“支架”——暗物质——将这些星系维系在一起。近百年后，美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜或许提供了暗物质存在的直接证据，使这种看不见的物质首次被“观测”到。

自多年前提出以来，暗物质在很大程度上仍然是个谜。迄今为止，科学家只能通过暗物质对可观测物质的影响来间接观测它，例如它产生足以维系星系的引力。之所以无法直接观测暗物质，是因为构成暗物质的粒子不与电磁力相互作用——这意味着暗物质既不吸收光，也不反射光，更不会发射光。

关于暗物质的理论层出不穷，但许多研究人员假设暗物质是由一种叫做弱相互作用大质量粒子（WIMP）的粒子构成。WIMP比质子重，但与其他物质的相互作用却非常弱。尽管缺乏这种相互作用，但据预测，当两个WIMP碰撞时，它们会相互湮灭并释放出其他粒子，包括伽马射线光子。

多年来，研究人员一直通过天文观测，锁定暗物质集中的区域，例如银河系中心，以寻找特定的伽马射线。东京大学天文系的户谷智典教授利用费米伽马射线太空望远镜的最新数据，认为他终于探测到了理论上暗物质粒子湮灭所预测的特定伽马射线。

Totani 的研究成果发表在《宇宙学与天体粒子物理学杂志》上。

“我们探测到光子能量为 20 吉电子伏特（或 200 亿电子伏特，能量极其巨大）的伽马射线，它们呈晕状结构向银河系中心延伸。伽马射线辐射成分与暗物质晕的预期形状非常吻合，”托塔尼说。

观测到的能量谱，或者说伽马射线发射强度的范围，与假想的弱相互作用重粒子（WIMP）湮灭产生的辐射相符，这些WIMP的质量约为质子的500倍。根据测得的伽马射线强度估算的WIMP湮灭频率也落在理论预测范围内。

重要的是，这些伽马射线测量结果难以用其他更常见的天文现象或伽马射线辐射来解释。因此，户谷认为这些数据有力地表明了暗物质的伽马射线辐射，而暗物质正是人们多年来一直在寻找的物质。

“如果这是真的，据我所知，这将是人类首次‘观测’到暗物质。而且事实证明，暗物质是一种尚未包含在当前粒子物理标准模型中的新粒子。这标志着天文学和物理学的一项重大进展，”户谷说道。

尽管托塔尼确信他的伽马射线测量探测到了暗物质粒子，但他的结果仍需其他研究人员的独立分析来验证。即便有了这一确认，科学家们仍然需要更多证据来证明这种晕状辐射确实是暗物质湮灭的结果，而不是源自其他天文现象。

在其他暗物质浓度较高的区域探测到弱相互作用重粒子（WIMP）碰撞的更多证据，将有力地支持这些初步结果。例如，探测到银河系晕中矮星系发出的相同能量的伽马射线辐射，将支持托塔尼的分析。“一旦积累了更多数据，这或许就能实现。如果能够实现，这将提供更有力的证据，证明伽马射线起源于暗物质。”托塔尼说道。