暗物質一直以來是現代物理學中的一大謎題。天文學家們深知暗物質的存在，因為它的質量超過可見物質數倍，並且影響著星系的形成。不過，至今尚無法確定暗物質的具體形態。長期以來，科學家們懷疑「阿克希翁」（axion）可能是暗物質的一種候選粒子，這種粒子極其輕微，與其他物質的互動非常微弱，因此至今未能在各種科學搜尋中被檢測到。即使是最先進的實驗室也無法探測到它的存在。
近期，哥本哈根大學的研究人員嘗試了一種不同尋常的方法，並不在地球上尋找阿克希翁，而是將宇宙中最大的天體用作實驗。他們的研究結果顯示，從這些天體發出的信號與阿克希翁可能留下的指紋驚人地相似。研究的作者提到，「天體物理場所可以作為粒子物理的替代實驗室，特別是它們提供了獨特的機會來研究與已知物質形式互動極少的假想粒子。」
這項研究的靈感來自於星系團，這些星系團是由數百個星系通過引力束縛在一起的巨大結構，不僅質量比太陽重上千兆倍，還擁有橫跨星際空間的磁場。阿克希翁是宇宙中最輕的粒子之一，那麼為什麼能在這樣龐大的星系團中鎖定它們的存在呢？研究人員解釋，當光線經過星系團的磁場時，有可能會偶爾轉換為阿克希翁。這一事件的證據可能會以來自星系團後方明亮天體的輻射形式出現。
研究團隊選擇了32個這樣的光源，包括由超大質量黑洞驅動的活躍星系，這些星系每個都發出強大的高能光流。當這些光穿越廣闊的磁場時，其中部分光可能短暫地轉換為阿克希翁，再轉回光子，從而在數據中留下微小的不規則性。每一次觀測單獨來看就像是無意義的靜電噪聲。然而，當團隊將32個黑洞的數據進行合併時，先前看似隨機的噪聲開始對齊成一種明確的階梯形狀，這正是模型預測的光子-阿克希翁轉換所應出現的模式。
研究的結果並未證明阿克希翁的存在，但確實將我們推進了一步。通過排除廣泛的可能性，這項研究縮小了阿克希翁可能隱藏的範圍。研究的主要作者之一、哥本哈根大學的博士後研究員Lidiia Zadorozhna表示，「這種方法極大地增加了我們對阿克希翁的了解，實質上使我們能夠繪製出一個大範圍的地圖，顯示出我們知道不包含阿克希翁的區域，這樣就縮小了它的可能藏身之處。」更重要的是，這種方法不僅可以再次應用於伽馬射線，還可以用於X射線或其他光譜區域，並且可以由全球的研究小組進行實施。
如果未來的研究能夠確認這一信號，其後果將是深遠的。阿克希翁可能最終解釋了那種看不見的質量，正是它將星系緊緊相連，並為近百年的暗物質謎題提供解答。這項研究的結果已發表在《自然天文學》（Nature Astronomy）期刊上。
