[物理]暗物质真实身份再遭质疑，粒子物理学面临新挑战 |宇宙|天文|马克斯·普朗克|

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一些科学家认为，靠近银河系中心的“暗物质晕” ，正是暗物质衰变留下的痕迹。
我们都知道它的存在，但它看不见、摸不着，没有人知道它到底是什么——这就是暗物质。现在，科学家可以确定它几乎填满整个宇宙，占据了宇宙物质质量的85% ，但依然无法确定这种神秘的物质是由什么组成的。
一段时间以来，天体物理学家格外关注宇宙中的两股神秘信号，因为它们可能源于暗物质：银河系中心大量难以解释的伽马射线信号，以及在其他星系和星系团中观测到的X射线峰。这些信号被认为是暗物质自我湮灭并衰变所生成的粒子。然而，最近发表的两篇论文似乎让这种可能性下降了，但也引发了更激烈的争论。
3.5 KeV线
2014年，天文学家在利用XMM牛顿望远镜观测英仙座星系团的放射光谱时，在能量3.5 千伏特（KeV）处看到一条明亮峰线，即所谓“X射线峰” 。随后，在很多的星系和星系团（包括我们的近邻仙女座星系）中都观测到这样的信号。这个发现在当时非常振奋人心，因为一种暗物质候选粒子——惰性中微子——可以衰变为可见物质，并释放出和观测结果一致的辐射。
最近，密歇根大学的本杰明·萨弗蒂（Benjamin Safdi）与同事分析了XMM牛顿望远镜观测到的大量数据后，决定通过这种方式在银河系中寻找X射线峰。如果该辐射来源的确是暗物质衰变，那么在银河系的暗物质晕中，也应该能探测到这样的信号。
他们观测了银河系较为空旷的天区，寻找3.5 KeV 处的X射线峰。在近期的《科学》杂志上，他们公布了研究成果。经过大约一年的观测和曝光， “遗憾的是，我们什么都没看到， ”萨弗蒂说， “根据我们的结果， ‘3.5KeV X光辐射源于暗物质’这一假说成立的可能性大幅下降了。 ”
结案了吗？也并不是。很多天文学家对这项研究采用的方法提出了质疑，他们认为X射线峰还是很可能在银河系中存在，并依旧可以看做是暗物质存在的强力证据。 “我对这篇论文的技术部分持保留态度， ”迈阿密大学的尼科·卡佩卢蒂（Nico Cappelluti）说， “他们采用的技术并不标准，所以我认为由此得出的结论有些草率。 ”另一位物理学家，荷兰莱顿大学的阿列克谢·博亚尔斯基（Alexey Boyarsky）态度更加直接：“我认识的大部分专家都认为这篇论文的主要结论是错的，我看不出来他们如何从数据中得到这条不存在的结论。 ”
博亚尔斯基和团队也使用了XMM-Newton的数据来搜寻银河系的X射线峰，并在2018年12月发表了一篇预印本文章，宣称在银河系中探测到了X射线峰，且结果具有显著的统计学意义。博亚尔斯基认为，造成结论不同的原因是萨弗蒂团队分析的能量范围太窄，因此无法准确地从需要探测的“X射线峰”数据中去除宇宙背景辐射。
萨弗蒂则坚称他的方法尽管此前没有在X射线天文学中应用过，但在粒子物理领域，比如在大型强子对撞机中所进行的寻找暗物质的实验中，已经证明了该方法的有效性。萨弗蒂说：“我们的观点是，我们使用的数据分析方法更加稳健，它不会让你先入为主地认为自己看到了一些实际上不存在的东西。 ”对于博亚尔斯基团队的结果，萨弗蒂说：“我的猜测是，他们得到的结果只是统计波动或是系统误差。 ”
然而，还是有很多科学家认为X射线信号是我们了解暗物质的一种非常可行的方式。 “我认为，对于3.5 KeV线，我们需要新技术的辅助才能得到有意义的结论。 ”马克斯·普朗克地外物理研究所的埃斯拉·布尔布利（Esra Bulbul）说。 2014年，正是她和同事首次探测到了3.5 KeV线。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）主导的XRISM项目将于2022年发射，届时我们应该能知道这条谱线是否存在并符合暗物质的特点。 “在那之前，我不会下结论否定这条谱线起源于暗物质的可能性。 ”布尔布利说。