NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope heeft een signaal gevonden in het centrum van het naburige Andromeda-sterrenstelsel dat zou kunnen wijzen op de aanwezigheid van het mysterieuze spul dat bekend staat als donkere materie. Het gammastralingssignaal is vergelijkbaar met het signaal dat Fermi in het centrum van ons eigen Melkwegstelsel ziet.

Gammastraling is de vorm van licht met de hoogste energie, geproduceerd door de meest energetische verschijnselen van het universum. Ze komen veel voor in sterrenstelsels zoals de Melkweg, omdat kosmische straling, deeltjes die met de snelheid van het licht bewegen, produceren gammastralen wanneer ze interstellaire gaswolken en sterlicht beïnvloeden.

Verrassend genoeg, de nieuwste Fermi-gegevens laten zien dat de gammastralen in Andromeda - ook bekend als M 31 - beperkt zijn tot het centrum van de melkweg in plaats van overal verspreid. Om deze ongebruikelijke verdeling te verklaren, wetenschappers stellen voor dat de emissie afkomstig kan zijn van verschillende onbekende bronnen. Een daarvan kan donkere materie zijn, een onbekende stof die het grootste deel van het universum vormt.

"We verwachten dat donkere materie zich ophoopt in de binnenste regionen van de Melkweg en andere sterrenstelsels, daarom is het erg spannend om zo'n compact signaal te vinden, " zei hoofdwetenschapper Pierrick Martin, een astrofysicus bij het National Center for Scientific Research en het Research Institute in Astrophysics and Planetology in Toulouse, Frankrijk. "M31 zal een sleutel zijn om te begrijpen wat dit betekent voor zowel Andromeda als de Melkweg."

Een paper waarin de resultaten worden beschreven, zal verschijnen in een komende uitgave van The Astrofysisch tijdschrift .

Een andere mogelijke bron voor deze emissie zou een rijke concentratie van pulsars in het centrum van M31 kunnen zijn. Deze draaiende neutronensterren wegen maar liefst tweemaal de massa van de zon en behoren tot de dichtste objecten in het universum. Een theelepel neutronenstermaterie zou op aarde een miljard ton wegen. Sommige pulsars zenden het grootste deel van hun energie uit in gammastraling. Omdat M 31 op 2,5 miljoen lichtjaar afstand staat, het is moeilijk om individuele pulsars te vinden. Om te testen of de gammastraling van deze objecten komt, wetenschappers kunnen wat ze weten over pulsars uit waarnemingen in de Melkweg toepassen op nieuwe röntgen- en radiowaarnemingen van Andromeda.

Nu Fermi een vergelijkbare gammastraalsignatuur heeft gedetecteerd in zowel M 31 als de Melkweg, wetenschappers kunnen deze informatie gebruiken om mysteries in beide sterrenstelsels op te lossen. Bijvoorbeeld, M31 zendt weinig gammastraling uit van zijn grote schijf, waar de meeste sterren worden gevormd, wat wijst op minder kosmische stralen die daar rondzwerven. Omdat meestal wordt gedacht dat kosmische straling verband houdt met stervorming, de afwezigheid van gammastraling in de buitenste delen van M 31 suggereert ofwel dat het sterrenstelsel kosmische straling anders produceert, of dat ze sneller uit de melkweg kunnen ontsnappen. Het bestuderen van Andromeda kan wetenschappers helpen de levenscyclus van kosmische straling te begrijpen en hoe deze verband houdt met stervorming.

"We begrijpen de rol die kosmische straling in sterrenstelsels spelen niet helemaal, of hoe ze er doorheen reizen, " zei Xian Hou, een astrofysicus bij Yunnan Observatories, Chinese Academie van Wetenschappen in Kunming, China, ook een leidende wetenschapper in dit werk. "M31 laat ons zien hoe kosmische straling zich gedraagt ​​onder andere omstandigheden dan die in onze eigen melkweg."

De vergelijkbare ontdekking in zowel de Melkweg als M31 betekent dat wetenschappers de sterrenstelsels als modellen voor elkaar kunnen gebruiken bij het maken van moeilijke waarnemingen. Hoewel Fermi gevoeligere en gedetailleerdere waarnemingen kan doen van het centrum van de Melkweg, zijn zicht wordt gedeeltelijk verduisterd door emissie van de schijf van de melkweg. Maar telescopen bekijken Andromeda vanaf een extern uitkijkpunt dat onmogelijk te bereiken is in de Melkweg.

"Ons sterrenstelsel lijkt zo veel op Andromeda, het helpt ons echt om het te kunnen bestuderen, omdat we meer kunnen leren over onze melkweg en zijn vorming, " zei co-auteur Regina Caputo, een onderzoekswetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Het is alsof je in een wereld leeft waar geen spiegels zijn, maar je hebt een tweeling, en je kunt al het fysieke aan de tweeling zien."

Hoewel er meer waarnemingen nodig zijn om de bron van de overmaat aan gammastraling te bepalen, de ontdekking biedt een opwindend startpunt om meer te leren over beide sterrenstelsels, en misschien over de nog steeds ongrijpbare aard van donkere materie.

"We moeten nog veel leren over de gammastraling, "Zei Caputo. "Hoe meer informatie we hebben, hoe meer informatie we in modellen van onze eigen melkweg kunnen stoppen."