Fermi finder mulige mørkt stof-bånd i Andromeda-galaksen

NASA's Fermi Gamma-ray rumteleskop har fundet et signal i midten af ​​den nærliggende Andromeda-galakse, der kunne indikere tilstedeværelsen af ​​de mystiske ting kendt som mørkt stof. Gammastrålesignalet ligner det, Fermi har set i centrum af vores egen Mælkevejsgalakse.

Gammastråler er den højeste energiform for lys, produceret af universets mest energiske fænomener. De er almindelige i galakser som Mælkevejen, fordi kosmiske stråler, partikler, der bevæger sig tæt på lysets hastighed, producerer gammastråler, når de interagerer med interstellare gasskyer og stjernelys.

Overraskende nok, de seneste Fermi-data viser, at gammastrålerne i Andromeda – også kendt som M31 – er begrænset til galaksens centrum i stedet for spredt ud over det hele. For at forklare denne usædvanlige fordeling, forskere foreslår, at emissionen kan komme fra flere ubestemte kilder. En af dem kunne være mørkt stof, et ukendt stof, der udgør det meste af universet.

"Vi forventer, at mørkt stof ophobes i de inderste områder af Mælkevejen og andre galakser, Derfor er det meget spændende at finde et så kompakt signal, " sagde ledende videnskabsmand Pierrick Martin, en astrofysiker ved National Center for Scientific Research og Research Institute in Astrophysics and Planetology i Toulouse, Frankrig. "M31 vil være en nøgle til at forstå, hvad dette betyder for både Andromeda og Mælkevejen."

Et papir, der beskriver resultaterne, vil blive vist i et kommende nummer af The Astrofysisk tidsskrift .

En anden mulig kilde til denne emission kunne være en rig koncentration af pulsarer i M31's centrum. Disse snurrende neutronstjerner vejer så meget som det dobbelte af solens masse og er blandt de tætteste objekter i universet. En teskefuld neutronstjernestof ville veje en milliard tons på Jorden. Nogle pulsarer udsender det meste af deres energi i gammastråler. Fordi M31 er 2,5 millioner lysår væk, det er svært at finde individuelle pulsarer. For at teste om gammastrålerne kommer fra disse objekter, forskere kan anvende, hvad de ved om pulsarer fra observationer i Mælkevejen til nye røntgen- og radioobservationer af Andromeda.

Nu hvor Fermi har opdaget en lignende gammastrålesignatur i både M31 og Mælkevejen, videnskabsmænd kan bruge disse oplysninger til at løse mysterier i begge galakser. For eksempel, M31 udsender få gammastråler fra sin store disk, hvor de fleste stjerner dannes, hvilket indikerer færre kosmiske stråler, der strejfer der. Fordi kosmiske stråler normalt menes at være relateret til stjernedannelse, fraværet af gammastråler i de ydre dele af M31 antyder enten, at galaksen producerer kosmiske stråler anderledes, eller at de kan undslippe galaksen hurtigere. At studere Andromeda kan hjælpe videnskabsmænd med at forstå livscyklussen for kosmiske stråler, og hvordan den er forbundet med stjernedannelse.

"Vi forstår ikke helt, hvilken rolle kosmiske stråler spiller i galakser, eller hvordan de rejser gennem dem, " sagde Xian Hou, en astrofysiker ved Yunnan Observatories, Det kinesiske videnskabsakademi i Kunming, Kina, også en ledende videnskabsmand i dette arbejde. "M31 lader os se, hvordan kosmiske stråler opfører sig under forhold, der er anderledes end dem i vores egen galakse."

Den lignende opdagelse i både Mælkevejen og M31 betyder, at forskere kan bruge galakserne som modeller for hinanden, når de laver vanskelige observationer. Mens Fermi kan foretage mere følsomme og detaljerede observationer af Mælkevejens centrum, dens udsyn er delvist sløret af emission fra galaksens skive. Men teleskoper ser Andromeda fra et udvendigt udsigtspunkt, som er umuligt at nå i Mælkevejen.

"Vores galakse ligner så meget Andromeda, det hjælper os virkelig at kunne studere det, fordi vi kan lære mere om vores galakse og dens dannelse, " sagde medforfatter Regina Caputo, en forsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Det er som at leve i en verden, hvor der ikke er nogen spejle, men du har en tvilling, og du kan se alt fysisk om tvillingen."

Mens flere observationer er nødvendige for at bestemme kilden til gammastråleoverskuddet, opdagelsen giver et spændende udgangspunkt for at lære mere om begge galakser, og måske om mørkt stofs stadig uhåndgribelige natur.

"Vi har stadig meget at lære om gammastrålehimlen, " sagde Caputo. "Jo flere oplysninger vi har, jo mere information kan vi lægge ind i modeller af vores egen galakse."