Wykorzystanie promieni gamma do wykrycia małej satelitarnej galaktyki wypełnionej ciemną materią

Poprzez gigantyczne płaty promieniowania gamma międzynarodowy zespół naukowców odkrył małą galaktykę satelitarną Drogi Mlecznej wypełnioną ciemną materią, ale której emisja jest bardziej prawdopodobnym rezultatem milisekundowych pulsarów wyrzucających kosmiczne cząsteczki.

Mała galaktyka satelitarna (zielona kula u dołu po lewej) Drogi Mlecznej – zwana Sagittarius  – została zaobserwowana z Ziemi poprzez gigantyczne płaty bąbli Fermiego (fioletowe obszary poniżej i powyżej Galaktyki). Źródło: Kalvi IPMU

Centrum naszej Galaktyki wydmuchuje parę kolosalnych bąbli promieniowania gamma o rozpiętości 50 000 lat świetlnych. Odkryte przez obserwatorium Fermi około 10 lat temu, źródło tego zjawiska w kształcie klepsydry pozostawało niejasne.

Te płaty promieniowania, zwane bąblami Fermiego, są poprzetykane kilkoma enigmatycznymi podstrukturami o bardzo jasnej emisji promieniowania gamma. Jedna z najjaśniejszych plam, zwana kokonem Fermiego, znajduje się w południowym płacie i początkowo sądzono, że jest ona skutkiem dawnych wybuchów supermasywnej czarnej dziury naszej Galaktyki.

Międzynarodowy zespół badaczy przeanalizował dane z teleskopów kosmicznych Gaia i Fermi, aby ujawnić, że kokon Fermiego jest w rzeczywistości spowodowany emisją z galaktyki karłowatej Sagittarius.

Ta galaktyka satelitarna Drogi Mlecznej jest widoczna przez Bąble Fermiego z naszej pozycji na Ziemi. Ze względu na swoją ciasną orbitę wokół naszej Galaktyki i wcześniejsze przejścia przez dysk galaktyczny, straciła ona większość gazu międzygwiazdowego, a wiele jej gwiazd zostało wyrwanych z jej jądra w wydłużone strumienie.

Biorąc pod uwagę, że Sagittarius był spokojny – bez gazu i bez gwiezdnych żłobków – istniało kilka możliwości emisji promieniowania gamma, w tym populacja nieznanych pulsarów milisekundowych, lub anihilacje ciemnej materii.

Pulsary milisekundowe są pozostałościami po pewnych typach gwiazd, znacznie masywniejszych od Słońca, które znajdują się w bliskich układach podwójnych, a teraz w wyniku swoich ekstremalnych energii rotacji wydmuchują cząsteczki kosmiczne. Elektrony wystrzeliwane przez pulsary milisekundowe zderzają się z niskoenergetycznymi fotonami mikrofalowego promieniowania tła (CMB) napędzając je do wysokoenergetycznego promieniowania gamma.

Naukowcy wykazali, że kokon promieniowania gamma można wytłumaczyć pulsarami milisekundowymi z galaktyki karłowatej Sagittarius, co nie sprzyja wyjaśnieniu ciemnej materii.

Ich odkrycie rzuca światło na pulsary milisekundowe jako wydajne akceleratory wysokoenergetycznych elektronów i pozytonów, a także sugeruje, że podobne procesy fizyczne mogą zachodzić w innych satelitarnych galaktykach karłowatych Drogi Mlecznej.

Jest to istotne, ponieważ badacze ciemnej materii od dawna wierzyli, że obserwacja promieniowania gamma z satelitarnej galaktyki karłowatej byłaby dymiącym pistoletem anihilacji ciemnej materii.

Nasze badanie zmusza do ponownej oceny możliwości emisji wysokoenergetycznej cichych obiektów gwiazdowych, takich jak karłowate galaktyki sferoidalne, oraz ich roli jako głównych celów w poszukiwaniu anihilacji ciemnej materii – powiedział Oscara Maciasa, lider zespołu.

Szczegóły ich badań zostały opublikowane w Nature Astronomy 5 września 2022 roku.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Astronomowie są świadkami, jak umierająca gwiazda osiąga swój koniec