Al bijna 10 jaar, astronomen hebben een mysterieuze diffuse straling bestudeerd die uit het centrum van onze melkweg komt. Oorspronkelijk, men dacht dat deze straling afkomstig zou kunnen zijn van de ongrijpbare donkere materiedeeltjes die veel onderzoekers hopen te vinden. Echter, natuurkundigen van de Universiteit van Amsterdam en het Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique hebben nu verder bewijs gevonden dat snel ronddraaiende neutronensterren een veel waarschijnlijkere bron voor deze straling zijn. Hun bevindingen zijn vandaag gepubliceerd in Natuurastronomie .

Waarnemingen van gammastraling vanuit het galactische centrumgebied met de Fermi Large Area Telescope hebben een mysterieuze diffuse en uitgebreide emissie aan het licht gebracht. Bijna 10 jaar geleden ontdekt, deze emissie zorgde voor veel opwinding in de deeltjesfysica-gemeenschap, omdat het alle kenmerken had van een lang gezocht signaal van de zelfvernietiging van donkere materiedeeltjes in het binnenste melkwegstelsel. Het vinden van een dergelijk signaal zou bevestigen dat donkere materie, die tot nu toe alleen is waargenomen door zijn zwaartekrachteffecten op andere objecten, is gemaakt van nieuwe fundamentele deeltjes. Bovendien, het zou helpen om de massa en andere eigenschappen van deze ongrijpbare donkere materiedeeltjes te bepalen. Echter, een recente studie toont aan dat de beste astrofysische interpretatie van de overtollige emissie een nieuwe populatie is in de galactische uitstulping van duizenden snel ronddraaiende neutronensterren, millisecondepulsars genaamd, die tot nu toe aan waarneming op andere frequenties zijn ontsnapt.

Waar sterren zijn, er is straling

"Het in detail begrijpen van de morfologie [de locatie en vorm] en het spectrum [de gecombineerde frequenties] van de overtollige emissie is van vitaal belang voor het onderscheid tussen de donkere materie en astrofysische interpretaties van de overtollige straling van het galactische centrum, " zegt Christoph Weniger, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd. Een nieuwe studie door onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam en het Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique, een onderzoekseenheid van het Franse Centre National de la Recherche Scientifique, vond sterk bewijs dat de emissie feitelijk afkomstig lijkt te zijn uit gebieden waar zich ook een grote hoeveelheid stellaire massa bevindt in de galactische uitstulping (de 'boxy bulge') en het centrum (de 'nucleaire uitstulping'). Verder, de onderzoekers ontdekten dat de licht-tot-massaverhouding in de galactische uitstulping en het centrum onderling consistent zijn, zodat de gammastraling GeV-emissie een verrassend nauwkeurige tracer is van de stellaire massa in het binnenste melkwegstelsel (figuur 2). Deze studie was gebaseerd op een nieuwe analysetool, Sky Factorization met Adaptive Constrained Templates (SkyFACT), ontwikkeld door de onderzoekers zelf, die fysieke modellering combineert met beeldanalyse.

De bevindingen ondersteunen de milliseconde pulsar-interpretatie van de overtollige emissie, aangezien noch een signaal van donkere materie noch andere astrofysische interpretaties een dergelijke correlatie zullen aantonen. "De resultaten zullen helpen bij toekomstige radiozoektochten naar deze verborgen populatie van milliseconde pulsars in de galactische uitstulping met MeerKAT en de toekomstige Square Kilometre Array, " zei Francesca Calore, een andere van de auteurs van het artikel. "Dit maakt deze aankomende zoekopdrachten nog veelbelovender."