河外正电子湮灭热点可能意味着银河系产生的正电子比想象的多得多
在高对比度和降低下阈值的莫尔魏德投影中，从HY25绘制的RL 511 keV映射。图片来源：天文学与天体物理学（2026年）。DOI：10.1051/0004-6361/202659502
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（克里斯塔尔·卡萨尔）：正电子——电子的反物质对应物——是在高能宇宙过程中产生的。当普通物质与其反物质相遇时，它们会湮灭或消失，并产生独特的511 keV伽马射线信号。科学家利用这个信号来检测这些湮灭发生的位置。
现在，20年来这类数据显示，正电子湮灭可能发生在意想不到的地方，且速度远超此前的预期。这项发表在《天文学与天体物理学》期刊的新研究描述了天文学家如何解读新的正电子湮灭图，以及这些结果究竟是真正的湮灭还是仅仅是成像伪影。
追踪正电子湮灭热点
参与新研究的团队分析了一张由国际伽马射线天体物理实验室（INTEGRAL/SPI）光谱仪超过20年数据制作的星图。地图标示了探测到511 keV伽马射线信号的区域。他们掩盖了明亮的银河系区域，并将剩余热点与快速移动的气体云地图和附近星系目录进行比较。
来自HY25的RL 511 keV地图，明亮隆起和盘面区域被遮蔽（灰色），以突出高纬度地区的低地表亮度区域。图片来源：天文学与天体物理学（2026年）。DOI：10.1051/0004-6361/202659502
早期INTEGRAL工作已在银河系隆起和盘面中发现了强烈的正电子湮灭发射信号。2025年对长INTEGRAL数据集的重建也发现，即使多次检查，仍存在持续的平面外热点。
“银河平面外的高曝光区域分布在仙女座、大熊座、九头蛇、六分仪和处女座。除了这些区域外，还发现了另外两个几乎没有附近星系的热点。这些区域似乎与高速云层，尤其是麦哲伦流重合，“研究作者写道。
星系外来源暗示银河系正电子产量更高
团队评估了重建后的511 keV信号探测，围绕高速云、大量邻近星系聚集以及麦哲伦流——一条沿着银河系运行时尾随大麦哲伦和小麦哲伦星云的巨大气体带。
他们发现，两个最亮的热点与麦哲伦流和银河系外另一个巨大的气体结构——C复合体排列在一起。研究人员表示，这种排列可能意味着正电子正从银河系流出，并在周围气体中湮灭。这很出乎意料，因为之前的分析表明正电子运动速度过慢，难以到达星系外层才会湮灭。另外四个较弱的热点也指向附近星系的集中区，包括仙女座、大熊座、海德拉和处女座区域。
当团队根据研究结果估算来自银河系的正电子预期贡献时，结果是之前估计的2–3倍。研究人员表示，来自附近星系群（如仙女座和处女座周围）的星系外正电子湮灭信号，可能解释了额外的信号。他们还指出，宇宙中正电子湮灭可能只为宇宙伽马射线背景增加约1%，但在某些假设下，可能超过几兆电子伏特的10%以上。
伪装的潜力
关于研究结果仍存在相当大的不确定性，许多额外信号可能是由于成像伪影造成的。这些信号很微弱，图像重建可能制造出虚假结构。此外，INTEGRAL的天空覆盖不均，这可能使某些区域更容易被伪影发现或更难被探测。但球队表示他们认为这种情况不太可能。
他们写道：“虽然仍有可能存在一些高纬度511 keV的发射特征是成像伪影，但如果所有热点都只是背景波动，这种可能性似乎很矛盾。”
未来，一个更灵敏、更均匀的MeV伽马射线天空可能会确认或否定这些热点。NASA即将于2027年发射的COSI任务，可能会检测单个511 keV的星系外源，提供更多证据。
出版信息
Thomas Siegert 等，《可能的河外正电子湮灭信号》，天文学与天体物理学（2026）。DOI：10.1051/0004-6361/202659502
