天空中存在一个比理论预期强得多的伽马射线信号，但它的方位却与推测完全相反。
全天伽马射线示意图。洋红色圆环内是高能伽马射线高于平均值的大致方位。贯穿左右的是银河系平面。NASA
近日【天体物理学期刊通讯】上的一篇论文称，科学家在分析了费米伽马射线空间望远镜历时13年收集到的数据之后，意外地在我们的银河系外，发现了一个无法解释的现象。他们发现天空中存在一个比理论预期强得多的伽马射线信号，但它的方位，却与推测完全相反。
这个信号还与最高能宇宙射线中呈现出来的特征在方向和级别上几乎一致。
研究人员想要寻找的，是天空中与宇宙微波背景辐射相关的伽马射线特征。宇宙微波背景辐射是炽热宇宙急速膨胀冷却，直至第一个原子形成这一阶段的产物。是弥漫在整个宇宙中的，由宇宙大爆炸释出的第一道强光。由于宇宙在过去130多亿年中的持续膨胀，这道强光的波长已经被拉伸到了肉眼不可见的微波波段。
宇宙微波背景辐射于1965年首次被探测到。到了上世纪70年代，天文学家发现，宇宙微波背景辐射中存在着所谓的「偶极」特征。具体而言，是狮子座方向的背景微波「温度」要略高于微波背景的平均值大约0.12%；与之相对应的是，在天空的相反方向上，背景微波的「温度」也比微波背景的平均值低0.12%。
一直以来天文学家相信，造成这一现象的原因，可能与太阳系正在以每秒370千米的速度，相对于宇宙微波背景飞奔有关。
太阳系的这种运动，理论上会使所有来自天体物理学信号源的光波中出现「偶极」现象，但迄今为止，人们只对微波这一特定波段的光进行过精确测量。而要想确认「偶极」现象是否真的是由于我们太阳系的运动造成的，天文学家必须确认在其他波段的光波中，是否也存在相似的现象。
正是出于这个目的，研究人员想要知道，费米望远镜是否能够在来自宇宙的伽马射线辐射中，探测到与宇宙微波背景辐射相符的「偶极」特征。因为伽马射线也是一种光。
在综合研究了费米望远镜历时13年针对高于30亿电子伏伽马射线的观测数据，排除了所有来自离散信号源及银河系的干扰后，研究人员最终发现来自天空中某的一部分的伽马射线能量确实要比平均值高。但这部分天空的位置，却与宇宙微波背景辐射中「温度」偏高的位置完全相反，出现在了南半球的天空中。而且，研究人员测得的数值，要比理论上太阳系运动可能造成的影响高10倍。
这一让人不可思议的结果，还与最高能宇宙射线中的相似特征极为吻合。
宇宙射线是被加速的带电粒子，大部分由质子和原子核组成。最罕见同时也是最高能的宇宙射线被称为「超高能宇宙射线」，其所携带的能量可以比30亿电子伏的伽马射线再高出十亿倍。这些射线来自何方，是天体物理学中最大的谜团之一。
2017年，天文学家发现在到达地球的「超高能宇宙射线」中存在「偶极」现象。宇宙射线带电，受银河系磁场及自身能量影响而被不同程度地偏转。但「超高能宇宙射线」在天空中的「偶极」峰值区也和宇宙微波背景辐射中的是相反的，出现在了与今天探测到的伽马射线峰值区相同的方向上。二者与平均值之间的差异程度也一样——都在一个方向上高出了大约7%，并在相反方向上低了7%。
鉴于此，研究人员相信这两种现象可能是有联系的——有一种不明的源头，正在同时产生富余的伽马射线和超高能粒子。而要解开这个谜团，则必须找到这些神秘的源头，或者发现能够同时解释这两种现象的其他可能。
参考
Probing the Dipole of the Diffuse Gamma-Ray Background
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acfedd
