天空中存在一個比理論預期強得多的Gamma射線訊號，但它的方位卻與推測完全相反。
全天Gamma射線示意圖。洋紅色圓環內是高能Gamma射線高於平均值的大致方位。貫穿左右的是銀河系平面。NASA
近日【天體物理學期刊通訊】上的一篇論文稱，科學家在分析了費米Gamma射線空間望遠鏡歷時13年收集到的數據之後，意外地在我們的銀河系外，發現了一個無法解釋的現象。他們發現天空中存在一個比理論預期強得多的Gamma射線訊號，但它的方位，卻與推測完全相反。
這個訊號還與最高能宇宙射線中呈現出來的特征在方向和級別上幾乎一致。
研究人員想要尋找的，是天空中與宇宙微波背景輻射相關的Gamma射線特征。宇宙微波背景輻射是熾熱宇宙急速膨脹冷卻，直至第一個原子形成這一階段的產物。是彌漫在整個宇宙中的，由宇宙大爆炸釋出的第一道強光。由於宇宙在過去130多億年中的持續膨脹，這道強光的波長已經被拉伸到了肉眼不可見的微波波段。
宇宙微波背景輻射於1965年首次被探測到。到了上世紀70年代，天文學家發現，宇宙微波背景輻射中存在著所謂的「偶極」特征。具體而言，是獅子座方向的背景微波「溫度」要略高於微波背景的平均值大約0.12%；與之相對應的是，在天空的相反方向上，背景微波的「溫度」也比微波背景的平均值低0.12%。
一直以來天文學家相信，造成這一現象的原因，可能與太陽系正在以每秒370千米的速度，相對於宇宙微波背景飛奔有關。
太陽系的這種運動，理論上會使所有來自天體物理學訊號源的光波中出現「偶極」現象，但迄今為止，人們只對微波這一特定波段的光進行過精確測量。而要想確認「偶極」現象是否真的是由於我們太陽系的運動造成的，天文學家必須確認在其他波段的光波中，是否也存在相似的現象。
正是出於這個目的，研究人員想要知道，費米望遠鏡是否能夠在來自宇宙的Gamma射線輻射中，探測到與宇宙微波背景輻射相符的「偶極」特征。因為Gamma射線也是一種光。
在綜合研究了費米望遠鏡歷時13年針對高於30億電子伏Gamma射線的觀測數據，排除了所有來自離散訊號源及銀河系的幹擾後，研究人員最終發現來自天空中某的一部份的Gamma射線能量確實要比平均值高。但這部份天空的位置，卻與宇宙微波背景輻射中「溫度」偏高的位置完全相反，出現在了南半球的天空中。而且，研究人員測得的數值，要比理論上太陽系運動可能造成的影響高10倍。
這一讓人不可思議的結果，還與最高能宇宙射線中的相似特征極為吻合。
宇宙射線是被加速的帶電粒子，大部份由質子和原子核組成。最罕見同時也是最高能的宇宙射線被稱為「超高能宇宙射線」，其所攜帶的能量可以比30億電子伏的Gamma射線再高出十億倍。這些射線來自何方，是天體物理學中最大的謎團之一。
2017年，天文學家發現在到達地球的「超高能宇宙射線」中存在「偶極」現象。宇宙射線帶電，受銀河系磁場及自身能量影響而被不同程度地偏轉。但「超高能宇宙射線」在天空中的「偶極」峰值區也和宇宙微波背景輻射中的是相反的，出現在了與今天探測到的Gamma射線峰值區相同的方向上。二者與平均值之間的差異程度也一樣——都在一個方向上高出了大約7%，並在相反方向上低了7%。
鑒於此，研究人員相信這兩種現象可能是有聯系的——有一種不明的源頭，正在同時產生富余的Gamma射線和超高能粒子。而要解開這個謎團，則必須找到這些神秘的源頭，或者發現能夠同時解釋這兩種現象的其他可能。
參考
Probing the Dipole of the Diffuse Gamma-Ray Background
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acfedd
