Door gigantische lobben van gammastraling heeft een internationaal team van onderzoekers een klein satellietstelsel van de Melkweg gevonden dat gevuld is met donkere materie, maar waarvan de emissies waarschijnlijker het resultaat zijn van millisecondenpulsars die kosmische deeltjes uitstoten, meldt een nieuwe studie in Natuurastronomie .

Het centrum van ons melkwegstelsel blaast een paar kolossale bellen van gammastraling (de magenta structuren in figuur 1) met een doorsnede van 50.000 lichtjaar. Ongeveer 10 jaar geleden ontdekt met de Fermi Gamma-ray Space Telescope, is de bron van dit zandlopervormige fenomeen onduidelijk gebleven.

Deze stralingslobben worden Fermi-bellen genoemd en zijn gepatcht met een paar raadselachtige substructuren van zeer heldere gammastraling. Een van de helderste plekken, de Fermi-cocon genaamd, bevindt zich in de zuidelijke lob (vergrote inzet in figuur 2) en werd oorspronkelijk veroorzaakt door eerdere uitbarstingen van het superzware zwarte gat van de Melkweg.

Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van voormalig Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) Projectonderzoeker Oscar Macias (momenteel GRAPPA Fellow aan de Universiteit van Amsterdam) en Australian National University Associate Professor Roland Crocker, en met inbegrip van Kavli IPMU-bezoekende wetenschappers Shunsaku Horiuchi en Shin'ichiro Ando, ​​analyseerden gegevens van GAIA- en Fermi-ruimtetelescopen om te onthullen dat de Fermi-cocon eigenlijk te wijten is aan emissie van het Boogschutter-dwergstelsel.

Dit satellietstelsel van de Melkweg wordt gezien door de Fermi Bubbles vanuit onze positie op aarde (figuur 1). Door zijn strakke baan rond ons melkwegstelsel en eerdere passages door de galactische schijf, heeft het het meeste van zijn interstellaire gas verloren en zijn veel van zijn sterren uit de kern gerukt in langgerekte stromen.

Aangezien Boogschutter in rust was - zonder gas en zonder stellaire kraamkamers - waren er maar een paar mogelijkheden voor zijn gammastraling, waaronder:i) een populatie van onbekende millisecondenpulsars of ii) vernietiging van donkere materie.

Milliseconde pulsars zijn overblijfselen van bepaalde soorten sterren, aanzienlijk zwaarder dan de zon, die zich in dichte dubbelstersystemen bevinden, maar nu kosmische deeltjes uitstoten als gevolg van hun extreme rotatie-energieën. De elektronen die door millisecondenpulsars worden afgevuurd, botsen met laagenergetische fotonen van de kosmische microgolfachtergrond, waardoor ze worden voortgestuwd tot hoogenergetische gammastraling.

De onderzoekers toonden aan dat de gammastralingscocon kan worden verklaard door millisecondenpulsars in de Boogschutter-dwerg, en dus de verklaring van donkere materie afkeurend.

Hun ontdekking werpt licht op millisecondenpulsars als efficiënte versnellers van hoog-energetische elektronen en positronen, en suggereert ook dat vergelijkbare fysieke processen aan de gang kunnen zijn in andere dwergsatellietstelsels van de Melkweg.

"Dit is belangrijk omdat onderzoekers van donkere materie lang hebben geloofd dat een observatie van gammastralen van een dwergsatelliet een rokend wapen zou zijn voor de vernietiging van donkere materie. Onze studie dwingt tot een herbeoordeling van de hoge energie-emissiecapaciteiten van stilstaande stellaire objecten, zoals dwerg sferoïdale sterrenstelsels, en hun rol als primaire doelen voor het zoeken naar vernietiging van donkere materie," zei Macias.

Details van hun studie zijn gepubliceerd in Nature Astronomy op 5 september + Verder verkennen

Gammastraling van een dwergstelsel lost een astronomische puzzel op