Gammastråler fra en dværggalakse løser et astronomisk puslespil

En glødende klat kendt som "kokonen", som ser ud til at være inde i en af ​​de enorme gammastråleudstrålinger fra midten af ​​vores galakse, kaldet "Fermi-boblerne", har undret astronomer, siden den blev opdaget i 2012.

I ny forskning offentliggjort i Nature Astronomy , viser vi, at kokonen er forårsaget af gammastråler, der udsendes af hurtigt-spinende ekstreme stjerner kaldet "millisekunderpulsarer", der er placeret i Skyttens dværggalakse, som kredser om Mælkevejen. Mens vores resultater opklarer mysteriet med kokonen, kaster de også stivhed over forsøg på at søge efter mørkt stof i enhver gammastråle, den kan udsende.

Se med gammastråler

Heldigvis for livet på Jorden blokerer vores atmosfære gammastråler. Disse er partikler af lys med energier mere end en million gange højere end de fotoner, vi registrerer med vores øjne.

Fordi vores udsyn på jordoverfladen er sløret, havde forskerne ingen idé om gammastrålehimlens rigdom, før instrumenter blev løftet op i rummet. Men startende med de uhyggelige opdagelser, som Vela-satellitterne gjorde (sat i kredsløb i 1960'erne for at overvåge forbuddet mod atomprøvesprængning), er mere og mere af denne rigdom blevet afsløret.

Det avancerede gammastråleinstrument, der fungerer i dag, er Fermi Gamma Ray Space Telescope, en stor NASA-mission i kredsløb i mere end et årti. Fermis evne til at løse fine detaljer og opdage svage kilder har afsløret en række overraskelser om vores Mælkevej og det bredere kosmos.

Mystiske bobler

En af disse overraskelser dukkede op i 2010, kort efter Fermis lancering:noget i Mælkevejens centrum blæser, hvad der ligner et par gigantiske, gammastrålende bobler. Disse helt uventede "Fermi-bobler" dækker fuldt ud 10% af himlen.

En hovedmistænkt for kilden til boblerne er galaksens bosiddende supermassive sorte hul. Denne gigant, 4 millioner gange mere massiv end solen, lurer i den galaktiske kerne, det område, hvorfra boblerne kommer.

De fleste galakser er vært for sådanne gigantiske sorte huller i deres centre. I nogle er disse sorte huller aktivt ved at sluge stof ned. Således fodret spyr de samtidig gigantiske, udstrømmende "jetfly" ud, der er synlige over det elektromagnetiske spektrum.

Således stillede forskere et spørgsmål efter opdagelsen af ​​boblerne:kan vi finde en rygende pistol, der binder dem til vores galakses supermassive sorte hul? Snart dukkede foreløbige beviser op:der var en antydning inde i hver boble af en tynd gammastråle, der pegede tilbage mod det galaktiske centrum.

Med tiden og yderligere data blev dette billede dog mudret. Mens det jet-lignende træk i en af ​​boblerne blev bekræftet, så den tilsyneladende jet i den anden ud til at fordampe under kontrol.

Boblerne så mærkeligt skæve ud:den ene indeholdt en langstrakt lys plet - "kokonen" - uden modstykke i den anden boble.

Kokonen og hvor den kommer fra

Vores seneste arbejde i Nature Astronomy er en dyb undersøgelse af "kokonens" natur. Bemærkelsesværdigt fandt vi ud af, at denne struktur ikke har noget at gøre med Fermi-boblerne eller faktisk galaksens supermassive sorte hul.

Vi fandt snarere ud af, at kokonen faktisk er noget helt andet:gammastråler fra dværggalaksen Sagittarius, som tilfældigvis er bag den sydlige boble set fra Jordens position.

Skyttedværgen, såkaldt fordi dens himmelposition er i stjernebilledet Skytten, er en "satellit"-galakse, der kredser om Mælkevejen. Det er resten af ​​en meget større galakse, som Mælkevejens stærke gravitationsfelt bogstaveligt talt har revet fra hinanden. Faktisk kan stjerner trukket ud af Skyttens dværg findes i "haler", der omslutter hele himlen.

Hvad gør gammastrålerne til?

I Mælkevejen er den vigtigste kilde til gammastråler, når højenergipartikler, kaldet kosmiske stråler, kolliderer med den meget spinkle gas mellem stjernerne.

Denne proces kan dog ikke forklare de gammastråler, der udsendes fra Skyttens dværg. Den mistede for længe siden sin gas på grund af den samme gravitationschikane, som trak så mange af dens stjerner væk.

Så hvor kommer gammastrålerne fra?

Vi overvejede adskillige muligheder, herunder det spændende perspektiv, at de er en signatur af mørkt stof, det usynlige stof, der kun kendes af dets gravitationseffekter, som astronomer mener udgør meget af universet. Kokonens form svarer desværre tæt til fordelingen af ​​synlige stjerner, hvilket udelukker mørkt stof som oprindelse.

På en eller anden måde var stjernerne ansvarlige for gammastrålerne. Og dog:Skyttedværgens stjerner er gamle og stille. Hvilken type kilde blandt en sådan befolkning producerer gammastråler?

Millisekundspulsarer

Vi er tilfredse med, at der kun er én mulighed:hurtigt roterende objekter kaldet "millisekunderpulsarer." Det er resterne af bestemte stjerner, der er betydeligt mere massive end solen, som også kredser tæt om en anden stjerne.

Under de helt rigtige omstændigheder producerer sådanne binære systemer en neutronstjerne - et objekt omtrent lige så tungt som solen, men kun omkring 20 km på tværs - der roterer hundredvis af gange i sekundet.

På grund af deres hurtige rotation og stærke magnetfelt fungerer disse neutronstjerner som naturlige partikelacceleratorer:de sender partikler med ekstrem høj energi ud i rummet.

Disse partikler udsender derefter gammastråler. Millisekundpulsarer i Skyttens dværg var den ultimative kilde til den mystiske kokon, fandt vi.

Jagten på mørkt stof

Vores resultater kaster nyt lys - ordspil beregnet - på millisekunders pulsarer som kilder til gammastråler i andre gamle stjernesystemer.

Samtidig kastede de sig også over bestræbelserne på at finde beviser for mørkt stof via observationer af andre satellitgalakser i Mælkevejen; Desværre er der en stærkere "baggrund" af gammastråler fra millisekundpulsarer i disse systemer end tidligere indset.

Således kan ethvert signal, de producerer, ikke entydigt fortolkes som på grund af mørkt stof.

Jagten på signaler om mørkt stof fortsætter. + Udforsk yderligere

Snurrende stjerner kaster nyt lys på mærkelige signaler, der kommer fra galaktisk centrum

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.