銀河系のガンマ線超過を説明する2種類の粒子からなるダークマターの新たなモデルを提唱

フェルミ国立加速器研究所(フェルミラボ)のゴードン・クルナイッチらが率いる物理学者チームは、銀河系中心部からのガンマ線放射の検出に基づき、ダークマターが相互作用して検出可能な信号を生み出す2種類の別個の粒子で構成されているという仮説を立てた。これは、フェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡が観測した、銀河系では信号が観測される一方でダークマターが豊富な矮小銀河では観測されないという謎を解決するものである。

2025年の戸谷友則氏によるフェルミ・データを用いた研究など、過去の分析では、ダークマター粒子の対消滅に起因する可能性のある、銀河系中心部に向かってハロー状の構造を形成するガンマ線の超過が特定されていた。しかし、ダークマターは豊富だが天体物理学的な背景ノイズが少ない近傍の矮小銀河では、それに対応する信号が検出されておらず、これは標準的な単一粒子ダークマターモデルにおける課題となっていた。

新しい研究において、フェルミラボの理論物理学者であるゴードン・クルナイッチ氏と共同研究者らは、ダークマターは2種類の粒子で構成されており、それらが相互作用した時にのみガンマ線を放出するという説を提唱した。クルナイッチ氏は今回の観測について「現在、銀河系の円盤を取り囲むほぼ球状の領域から、光子が過剰に放出されているように見える」と説明した。さらに「もし特定のダークマター理論が正しければ、あらゆる銀河、例えばすべての矮小銀河においても同様の現象が見られるはずである」と付け加えた。

この2粒子モデルでは、銀河系には両方の成分が十分な密度で存在するために信号が観測される一方、矮小銀河にはそのうちの1種類が欠けているために信号が発生しないと説明している。この提案は、他のデータと矛盾することなくフェルミ望遠鏡による観測結果を整合させるものである。

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