這位藝術家的概念用伽瑪射線顯示了整個天空，洋紅色的圓圈說明了比平均水平更多的高能伽瑪射線到達的方向的不確定性。在這個視圖中，我們星係的平麵穿過地圖的中間。圓圈包圍的區域有68%(內部)和95%的機會包含這些伽馬射線的來源。圖像：uux.cn/美國國家航空航天局戈達德航天中心
（神秘的地球uux.cn）據美國宇航局（弗朗西斯·雷迪）：天文學家分析了美國國家航空航天局費米伽馬射線太空望遠鏡13年的數據，發現了我們銀河係以外一個意想不到且尚未解釋的特征。
“這完全是一個偶然的發現，”馬裏蘭大學和格林貝爾特美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的宇宙學家亞曆山大·卡什林斯基說，他在新奧爾良舉行的美國天文學會第243次會議上介紹了這項研究。“我們發現了一個比我們尋找的信號更強的信號，而且是在天空的不同位置。”
有趣的是，伽馬射線信號與另一個無法解釋的特征方向相似，大小幾乎相同，這個特征是由一些迄今為止探測到的最高能的宇宙粒子產生的。
描述這些發現的論文發表在1月10日星期三的《天體物理學雜誌快報》上。
該團隊正在尋找與宇宙中最古老的光CMB(宇宙微波背景)有關的伽馬射線特征。科學家們表示，CMB起源於炎熱、膨脹的宇宙冷卻到足以形成第一批原子時，這一事件釋放出一股光，這是第一次可以滲透到宇宙中。在過去的130億年裏，空間不斷擴張，這種光在1965年首次以微弱的微波形式在整個天空中被探測到。
在20世紀70年代，天文學家意識到CMB具有所謂的偶極結構，後來美國國家航空航天局的COBE(宇宙背景探測器)任務以高精度測量了這種結構。朝著獅子座方向，CMB比平均溫度高0.12%，微波比平均溫度多；相反方向，CMB比平均溫度低0.12%，微波比平均溫度少。為了研究CMB內部微小的溫度變化，必須消除這種信號。天文學家通常認為這種模式是我們太陽係相對於CMB以每秒230英裏(370公裏)的速度運動的結果。
這種運動會在來自任何天體物理源的光中產生偶極信號，但是到目前為止，CMB是唯一被精確測量過的。通過尋找其他形式的光的模式，天文學家可以證實或挑戰偶極完全是由於我們太陽係的運動的想法。
“這樣的測量很重要，因為對CMB偶極子的大小和方向的分歧可以讓我們一窺宇宙早期的物理過程，可能回到它不到萬億分之一秒的時候，”合著者西班牙薩拉曼卡大學理論物理學教授Fernando Atrio-Barandela說。
該團隊推斷，通過將費米的LAT(大麵積望遠鏡)的多年數據相加，可以在伽馬射線中檢測到相關的偶極發射模式，LAT每天掃描整個天空多次。由於相對論效應，伽馬射線偶極應該比目前探測到的CMB放大五倍。
科學家們結合了13年來對超過30億電子伏特(GeV)的伽馬射線的費米拉特觀測結果；相比之下，可見光的能量大約在2到3電子伏特之間。為了分析河外伽馬射線背景，他們移除了所有已分辨和已識別的輻射源，並剝離了我們銀河係的中央平麵。
“我們發現了一個伽馬射線偶極子，但它的峰值位於南部天空，遠離CMB，其大小是我們從運動中預期的10倍，”合著者克裏斯·施拉德說，他是華盛頓天主教大學和戈達德的天體物理學家。“雖然這不是我們想要的，但我們懷疑這可能與報道的最高能量宇宙射線的類似特征有關。”
宇宙射線是加速帶電粒子——主要是質子和原子核。最稀有、最高能的粒子被稱為UHECRs(超高能宇宙射線)，攜帶的能量超過3 GeV伽馬射線的10億倍，它們的起源仍然是天體物理學中最大的謎團之一。
自2017年以來，阿根廷的Pierre Auger天文台報告了UHECRs到達方向上的偶極子。由於帶電，宇宙射線被星係的磁場轉移了不同的量，這取決於它們的能量，但是UHECR偶極子在天空中的峰值位置與Kashlinsky的團隊在伽馬射線中發現的相似。兩者的數量驚人地相似——來自一個方向的伽馬射線或粒子比平均值多7%,來自相反方向的數量相應地少。
科學家們認為這兩種現象很可能是有聯係的——迄今為止，不明來源正在產生伽馬射線和超高能粒子。為了解決這個宇宙難題，天文學家必須找到這些神秘的來源，或者對這兩個特征提出替代的解釋。
費米伽馬射線太空望遠鏡是由戈達德管理的天體物理學和粒子物理學合作項目。費米項目是與美國能源部合作開發的，法國、德國、意大利、日本、瑞典和美國的學術機構和合作夥伴做出了重要貢獻。