检测周围相邻晚型星系的伽马射线光环

各种理论模型预测正常星系周围存在扩展的 $\gamma$ 射线光环，这可能是由宇宙射线与周围星系介质相互作用，或由假想暗物质粒子的湮灭或衰变产生。对M31（最近的大型星系）的观测也支持了这一可能性。在本研究中，我们搜索来自距离 15 Mpc 内的星系的伽马射线辐射，能量大于 2 GeV，并尝试评估其空间扩展。我们使用最新的本地星系目录，并应用一种简单而稳健的光度测量方法。通过施加质量、能量和空间限制，我们选取了 16 个晚型星系，发现背景水平以上存在统计学显著的超标：在 $E>2$ GeV 处 p 值为 $3.7\times10^{-7}$，在一部分前转换事件子集中（$E>2$ GeV，角分辨率更高）达到最大显著性 $p-\mathrm{val}=2.3\times10^{-8}$。更重要的是，我们的分析表明，这一超标可以归因于一个半径约为 $0.3^\circ$ 的扩展源，而非点状源。对于 $D=15$ Mpc，这对应物理光环半径为 $r_h=80$ kpc。相比之下，满足相同限制的 6 个晚型星系未显示超标。我们的结果得到堆叠似然分析技术的支持，该技术显著（$5.6\sigma$）检测到扩展超标。晚型与晚型星系之间的差异以及我们发现的扩展源的相当不规则的形状表明，这种高能辐射更可能是由宇宙射线与周围星系介质相互作用引起，而非暗物质湮灭/衰变过程。