Forskere finner kilden til gammastråler i en liten nabogalakse

Gjennom gigantiske lober av gammastråling har et internasjonalt team av forskere funnet en liten satellittgalakse av Melkeveien fylt med mørk materie, men hvis utslipp er mer sannsynlig et resultat av millisekundpulsarer som sprenger ut kosmiske partikler, rapporterer en ny studie i Natur astronomi.

Sentrum av galaksen vår blåser et par kolossale bobler av gammastråling (magentastrukturene i figur 1) som strekker seg over 50 000 lysår på tvers. Oppdaget med Fermi Gamma-ray Space Telescope for rundt 10 år siden, har kilden til dette timeglassformede fenomenet forblitt uklart.

Disse strålingslobene kalles Fermi-bobler og er lappet med noen få gåtefulle understrukturer med veldig lys gammastråling. En av de lyseste flekkene, kalt Fermi-kokongen, finnes i den sørlige lappen (forstørret innfelt i figur 2) og ble opprinnelig antatt å skyldes tidligere utbrudd fra galaksens supermassive sorte hull.

Et internasjonalt team av forskere ledet av tidligere Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) prosjektforsker Oscar Macias (for tiden GRAPPA-stipendiat ved University of Amsterdam) og Australian National University Associate Professor Roland Crocker, og inkludert Kavli IPMU-besøkende forskere Shunsaku Horiuchi og Shin’ichiro Ando, analyserte data fra GAIA- og Fermi-romteleskopene for å avsløre at Fermi-kokongen faktisk skyldes utslipp fra dverggalaksen Sagittarius.

Denne satellittgalaksen til Melkeveien er sett gjennom Fermi-boblene fra vår posisjon på jorden (figur 1). På grunn av sin tette bane rundt galaksen vår og tidligere passasjer gjennom den galaktiske skiven, har den mistet det meste av sin interstellare gass, og mange av stjernene har blitt revet fra kjernen til langstrakte bekker.

Gitt at Skytten var stille – uten gass og ingen stjernebarnehager – var det bare noen få muligheter for gammastråleutslipp, inkludert: i) en populasjon med ukjente millisekunds pulsarer eller ii) utslettelse av mørk materie.

Millisekundpulsarer er rester av visse typer stjerner, betydelig mer massive enn solen, som er i nære binære systemer, men som nå eksploderer ut kosmiske partikler som et resultat av deres ekstreme rotasjonsenergier. Elektronene avfyrt av millisekundpulsarer kolliderer med lavenergifotoner fra den kosmiske mikrobølgebakgrunnen og driver dem til høyenergigammastråling.

Forskerne demonstrerte at gammastrålekokongen kunne forklares med millisekundpulsarer i Skyttens dverg, og dermed misfornøyde forklaringen av mørk materie.

Oppdagelsen deres kaster lys over millisekunders pulsarer som effektive akseleratorer av høyenergetiske elektroner og positroner, og antyder også at lignende fysiske prosesser kan pågå i andre dvergsatellitter galakser av Melkeveien.

“Dette er viktig fordi forskere av mørk materie lenge har trodd at en observasjon av gammastråler fra en dvergsatell ville være en rykende pistolsignatur for utslettelse av mørk materie. Studien vår tvinger til en revurdering av evnene til høyenergiutslipp til stillestående stjerneobjekter, som f.eks. dverg sfæroidale galakser, og deres rolle som hovedmål for mørk materie utslettelsessøk,” sa Macias.

Detaljer om studien deres ble publisert i Natur astronomi den 5. september.

---

---