銀河中心の謎のガンマ線、ダークマターの正体を示す可能性
銀河中心から放射される説明のつかないガンマ線が、自己消滅するダークマターに由来する可能性があることが、新たな機械学習による分析で示唆されました。フェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡（Fermi Gamma-ray Space Telescope）が2009年に発見した「銀河中心過剰放射」（GCE）と呼ばれるこの現象は、15年以上にわたり天文学者を困惑させてきました。
ウィーン大学のフロリアン・リスト率いる研究チームは、物理研究紙『Physical Research Letters』に発表した論文「銀河中心過剰放射の源のエネルギー分布」で、ダークマターの可能性を排除できないことを示しました。研究グループは、従来の統計分析では考慮されていなかった「個々のガンマ線光子の正確なエネルギー準位」という重要な情報に着目します。
従来の分析手法では見落とされていた情報
これまでの銀河中心過剰放射の研究では、ガンマ線源として100万光子以上のシミュレーションデータを使い、個々の光子のエネルギー準位を学習させた機械学習手法が十分に活用されていませんでした。リストたちの研究チームは、この手法によって初めて、スペクトル情報と空間情報を同時に評価することに成功しました。
従来の分析が主張していた点源説では、銀河中心に存在する1000個以上のミリ秒パルサーが過剰放射の原因とされていました。これらは個々では暗すぎてフェルミでの検出が困難なため、統計的な議論に頼らざるを得なかったのです。
ところが、個々の光子エネルギーを組み込んで再分析すると、もし点源がガンマ線の正体なら、パルサーは最低でも3万5000個以上必要となることが判明しました。これは従来の分析で想定されていた数百個から数千個という予測を大きく上回ります。エネルギー情報を含めることで「点源は著しく暗くなる傾向が示された」と研究チームは指摘し、銀河中心過剰放射が真に拡散的な性質か、あるいは例外的に多数の源で構成されているかのいずれかである可能性を提示します。
ダークマター説が排除しきれない理由
自己消滅するダークマターとは、ダークマター粒子が自身の反粒子でもある状態を指します。これらが消滅する際にガンマ線を放出するメカニズムです。弱く相互作用する大質量粒子（WIMP）が、このようなダークマター粒子の最有力候補とされていますが、これらは理論的なものに留まっています。
リストらの新しい分析では、個々の光子エネルギーを含めることで、点源の個数分布がダークマター消滅によって予測される放射と識別不可能になることが示されました。銀河中心は極めて明るく混雑したガンマ線領域であり、信号の解釈が特に困難である中での発見です。研究グループは「銀河中心過剰放射が自己消滅するダークマターの発見を告げるものかもしれない」と述べ、「機械学習は長年の課題を乗り越えるための強力な手段であることが証明されつつある」と結論づけています。
出典: Universe Today
