Als astrofysici kijken naar de gammastraling van een sterrenstelsel buiten het onze, alles wat ze meestal zien is een kleine vlek omdat de melkweg extreem ver weg is. Dus, wanneer een melkwegstelsel verschijnt als een uitgestrekte klodder, Er moet iets buitengewoons aan de hand zijn dat onderzoekers zou kunnen helpen de eigenschappen van de diepe ruimte beter te begrijpen.

Nutsvoorzieningen, wetenschappers, waaronder onderzoekers van het SLAC National Accelerator Laboratory van het Department of Energy, hebben de meest gedetailleerde catalogus van dergelijke blobs samengesteld met behulp van acht jaar gegevens verzameld met de Large Area Telescope (LAT) op NASA's Fermi Gamma-Ray Space Telescope. de klodders, waaronder 19 gammastralingsbronnen waarvan niet bekend was dat ze eerder werden uitgebreid, cruciale informatie verstrekken over hoe sterren worden geboren, hoe ze sterven, en hoe sterrenstelsels materie biljoenen kilometers de ruimte in spuwen.

Intrigerend, Hoewel, het waren de kosmische gebieden waar ze geen klodders vonden die nieuw licht werpen op twee bijzonder mysterieuze ingrediënten van het universum:donkere materie – een onzichtbare vorm van materie die zes keer vaker voorkomt dan gewone materie – en het magnetische veld dat de ruimte tussen sterrenstelsels en waarvan de oorsprong onbekend is.

"Deze gegevens zijn erg opwindend omdat ze ons in staat stellen enkele van de meest fundamentele processen in het universum te bestuderen, en ze zouden ons mogelijk kunnen leiden tot het ontdekken van volledig nieuwe natuurkunde, " zegt NASA-wetenschapper Regina Caputo, een van de leiders van de recente studie van de internationale Fermi-LAT-samenwerking, die werd gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

Klontjes donkere materie

Een van de dingen waar de onderzoekers naar op zoek waren, waren gammastralingsvlekken die verband houden met begeleidende sterrenstelsels die rond onze Melkweg draaien. Aangezien de zwakste van deze satellieten maar heel weinig sterren bevatten, men denkt dat ze bij elkaar worden gehouden door donkere materie.

Wetenschappers geloven dat donkere materie kan worden gemaakt van deeltjes die WIMP's worden genoemd, die gammastralen zouden uitzenden wanneer ze botsen en elkaar vernietigen. Een gammastraal-blob-signaal afkomstig van een ultrazwak satellietstelsel zou een sterke aanwijzing zijn dat WIMPS bestaat.

"Onze simulaties van de vorming van sterrenstelsels voorspellen dat er meer satellietstelsels zouden moeten zijn dan die we hebben kunnen detecteren in optische onderzoeken, "zegt Caputo. "Sommige van hen zouden zo zwak kunnen zijn dat we ze alleen zouden kunnen zien als ze gammastraling produceerden als gevolg van de vernietiging van donkere materie."

In de nieuwe studie de Fermi-LAT-onderzoekers zochten naar gammastralingsvlekken die verband hielden met die voorspelde satellietstelsels. Ze hebben er geen gevonden. Maar zelfs het feit dat ze met lege handen kwamen, is een belangrijk resultaat:het zal hen, in toekomstige studies, om de verdeling van donkere materie in Melkwegsatellieten te bepalen en de waarschijnlijkheid dat WIMP's gammastraling produceren. Het biedt ook nieuwe input voor modellen van de evolutie van sterrenstelsels.

Vage kosmisch magnetisme

De onderzoekers gebruikten hun gegevens ook om meer informatie te verkrijgen over de sterkte van het magnetische veld tussen sterrenstelsels, waarvan ze hopen dat het een belangrijk puzzelstukje zal zijn bij het bepalen van de oorsprong van het veld.

Voor dit deel van het onderzoek is het team keek naar blazars - actieve sterrenstelsels die hogesnelheidsstralen plasma ver in de ruimte spuwen. Het Fermi-ruimtevaartuig kan gammastralen detecteren die worden geassocieerd met jets die in de richting van de aarde wijzen.

Blazars verschijnen als puntachtige bronnen, maar een mechanisme waarbij het intergalactische magnetische veld betrokken is, zou ze er mogelijk uit kunnen laten zien als uitgebreide bronnen, zegt Manuel Meyer, een Humboldt-fellow aan het Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC) en een andere hoofdauteur van de studie.

De onderzoekers vonden geen klodders geassocieerd met blazars. Opnieuw, deze no-show was waardevolle informatie:het stelde het team in staat te berekenen dat het magnetische veld minstens een tiende van een miljoenste miljardste zo sterk is als het magnetische veld van de aarde. De bovengrens van het magnetische veld - een miljard keer zwakker dan het veld van de aarde - was al bekend.

Het intergalactische veld is sterker dan de onderzoekers hadden verwacht, Meijer zegt, en deze nieuwe informatie zou hen kunnen helpen erachter te komen of het afkomstig is van materiaal dat recentelijk in de ruimte is gemorst of dat het is gemaakt in processen die zich in de eerdere kosmische geschiedenis hebben voorgedaan.

Het kosmische magnetisme kan ook verband houden met donkere materie. Als alternatief voor het WIMP-model, Er wordt voorgesteld dat donkere materie bestaat uit lichtere deeltjes, axionen genaamd, die in aanwezigheid van een magnetisch veld uit gammastralen zouden kunnen komen (en er weer in kunnen worden omgezet). "Om dat te laten gebeuren, de veldsterkte zou dichter bij de bovengrens moeten liggen, Hoewel, ", zegt Meyer. "Het is zeker interessant om rekening te houden met dit mechanisme in onze studies naar donkere materie, en dat doen we nu binnen de Fermi-LAT-samenwerking."