Forskere finder kilden til gammastråler i en lille nabogalakse

Gennem gigantiske lapper af gammastråling har et internationalt hold af forskere fundet en lille satellitgalakse i Mælkevejen fyldt med mørkt stof, men hvis emissioner mere sandsynligt er resultatet af millisekunders pulsarer, der sprænger kosmiske partikler ud, rapporterer en ny undersøgelse i Naturastronomi .

Centrum af vores galakse blæser et par kolossale bobler af gammastråling (magentastrukturerne i figur 1), der spænder over 50.000 lysår på tværs. Opdaget med Fermi Gamma-ray Space Telescope for omkring 10 år siden, er kilden til dette timeglasformede fænomen forblevet uklar.

Disse strålingslapper kaldes Fermi-bobler og er lappet med nogle få gådefulde understrukturer med meget lys gammastråleemission. Et af de lyseste pletter, kaldet Fermi-kokonen, findes i den sydlige lap (forstørret indsat i figur 2) og blev oprindeligt antaget at skyldes tidligere udbrud fra galaksens supermassive sorte hul.

Et internationalt team af forskere ledet af det tidligere Kavli Institut for Universets Fysik og Matematik (Kavli IPMU) projektforsker Oscar Macias (i øjeblikket GRAPPA Fellow ved University of Amsterdam) og Australian National University Associate Professor Roland Crocker, og herunder Kavli IPMU-gæsteforskere Shunsaku Horiuchi og Shin'ichiro Ando analyserede data fra GAIA- og Fermi-rumteleskoper for at afsløre, at Fermi-kokonen faktisk skyldes emission fra Skyttens dværggalakse.

Denne satellitgalakse i Mælkevejen ses gennem Fermi-boblerne fra vores position på Jorden (figur 1). På grund af dens snævre kredsløb omkring vores galakse og tidligere passager gennem den galaktiske skive, har den mistet det meste af sin interstellare gas, og mange af dens stjerner er blevet revet fra sin kerne til aflange strømme.

I betragtning af at Skytten var stille – uden gas og ingen stjerneplanteskoler – var der kun få muligheder for dens gammastråleudsendelse, herunder:i) en population af ukendte millisekundpulsarer eller ii) udslettelse af mørkt stof.

Millisekundpulsarer er rester af visse typer stjerner, betydeligt mere massive end solen, som er i tætte binære systemer, men som nu sprænger kosmiske partikler ud som følge af deres ekstreme rotationsenergier. Elektronerne affyret af millisekunders pulsarer kolliderer med lavenergifotoner fra den kosmiske mikrobølgebaggrund, hvilket driver dem til højenergigammastråling.

Forskerne påviste, at gammastrålekokonen kunne forklares med millisekundpulsarer i Skyttens dværg, og dermed misfordrede forklaringen af ​​mørkt stof.

Deres opdagelse kaster lys over millisekunders pulsarer som effektive acceleratorer af højenergetiske elektroner og positroner og antyder også, at lignende fysiske processer kan være i gang i andre dværgsatellitgalakser i Mælkevejen.

"Dette er betydningsfuldt, fordi forskere i mørkt stof længe har troet, at en observation af gammastråler fra en dværgsatellit ville være en rygende pistolsignatur til udslettelse af mørkt stof. Vores undersøgelse tvinger til en revurdering af de højenergiemissionsevner, som hvilende stjerneobjekter har, som f.eks. dværg sfæroidale galakser og deres rolle som primære mål for søgninger efter mørkt stofs udslettelse," sagde Macias.

Detaljer om deres undersøgelse blev offentliggjort i Nature Astronomy den 5. september. + Udforsk yderligere

Gammastråler fra en dværggalakse løser et astronomisk puslespil