Een gloeiende klodder die bekend staat als "de cocon", die zich in een van de enorme gammastraling vanuit het centrum van onze melkweg lijkt te bevinden, de "Fermi-bubbels", heeft astronomen in verwarring gebracht sinds de ontdekking in 2012.

In nieuw onderzoek gepubliceerd in Nature Astronomy laten we zien dat de cocon wordt veroorzaakt door gammastraling die wordt uitgezonden door snel ronddraaiende extreme sterren, 'millisecondenpulsars' genaamd, die zich bevinden in het dwergsterrenstelsel Boogschutter, dat om de Melkweg draait. Hoewel onze resultaten het mysterie van de cocon ophelderen, werpen ze ook een domper op pogingen om naar donkere materie te zoeken in elke gammastraling die het kan uitzenden.

Zien met gammastralen

Gelukkig voor het leven op aarde, blokkeert onze atmosfeer gammastraling. Dit zijn lichtdeeltjes met energieën die meer dan een miljoen keer hoger zijn dan de fotonen die we met onze ogen waarnemen.

Omdat ons zicht op grondniveau vertroebeld is, hadden wetenschappers geen idee van de rijkdom van de gammastralingshemel totdat instrumenten de ruimte in werden geheven. Maar te beginnen met de toevallige ontdekkingen van de Vela-satellieten (die in de jaren zestig in een baan om de aarde werden gebracht om het kernproefverbod te controleren), werd steeds meer van deze rijkdom onthuld.

Het ultramoderne gammastralingsinstrument dat tegenwoordig in gebruik is, is de Fermi Gamma Ray Space Telescope, een grote NASA-missie die al meer dan een decennium in een baan om de aarde draait. Fermi's vermogen om fijne details op te lossen en zwakke bronnen te detecteren, heeft een aantal verrassingen aan het licht gebracht over onze Melkweg en de wijdere kosmos.

Mysterieuze bubbels

Een van deze verrassingen deed zich voor in 2010, kort na de lancering van Fermi:iets in het centrum van de Melkweg blaast wat eruitziet als een paar gigantische, gammastraling uitzendende bellen. Deze volledig onverwachte "Fermi-bubbels" bedekken volledig 10% van de lucht.

Een hoofdverdachte voor de bron van de bellen is het superzware zwarte gat van de melkweg. Deze kolos, 4 miljoen keer massiever dan de zon, ligt op de loer in de galactische kern, het gebied waar de bellen vandaan komen.

De meeste sterrenstelsels herbergen zulke gigantische zwarte gaten in hun centra. In sommige landen zijn deze zwarte gaten actief bezig met het opslokken van materie. Zo gevoed, spuwen ze tegelijkertijd gigantische, uitstromende "stralen" uit die zichtbaar zijn over het elektromagnetische spectrum.

Dus een vraag die onderzoekers stelden na de ontdekking van de bubbels:kunnen we een rokend pistool vinden dat ze aan het superzware zwarte gat van onze melkweg bindt? Al snel kwam er voorlopig bewijs naar voren:er was een hint, in elke bel, van een dunne gammastraalstraal die terug wees naar het galactische centrum.

Met de tijd en verdere gegevens werd dit beeld echter vertroebeld. Terwijl het straalachtige kenmerk in een van de bubbels werd bevestigd, leek de schijnbare straal in de andere onder nauwkeurig onderzoek te verdampen.

De bubbels zagen er vreemd scheef uit:de ene bevatte een langwerpig lichtpuntje - de "cocon" - zonder tegenhanger in de andere bubbel.

De cocon en waar hij vandaan komt

Ons recente werk in Natuurastronomie is een diepgaand onderzoek van de aard van de 'cocon'. Opmerkelijk genoeg ontdekten we dat deze structuur niets te maken heeft met de Fermi-bellen of, inderdaad, het superzware zwarte gat van de melkweg.

Integendeel, we ontdekten dat de cocon eigenlijk iets heel anders is:gammastralen van het Boogschutter-dwergstelsel, dat zich toevallig achter de zuidelijke bel bevindt, gezien vanaf de positie van de aarde.

De Boogschutter-dwerg, zo genoemd omdat zijn hemelpositie zich in het sterrenbeeld Boogschutter bevindt, is een "satelliet" sterrenstelsel dat in een baan om de Melkweg draait. Het is het overblijfsel van een veel groter sterrenstelsel dat het sterke zwaartekrachtsveld van de Melkweg letterlijk uit elkaar heeft gescheurd. Sterren die uit de Boogschutter-dwerg zijn getrokken, zijn inderdaad te vinden in "staarten" die zich om de hele hemel wikkelen.

Waardoor komen de gammastralen?

In de Melkweg is de belangrijkste bron van gammastraling wanneer hoogenergetische deeltjes, kosmische straling genaamd, botsen met het zeer ijle gas tussen de sterren.

Dit proces kan echter de gammastralen die door de Boogschutter-dwerg worden uitgezonden niet verklaren. Het verloor lang geleden zijn gas door dezelfde zwaartekracht die zoveel van zijn sterren wegtrok.

Dus waar komen de gammastralen vandaan?

We hebben verschillende mogelijkheden overwogen, waaronder het opwindende vooruitzicht dat ze een kenmerk zijn van donkere materie, de onzichtbare substantie die alleen bekend is door zijn zwaartekrachteffecten en waarvan astronomen denken dat ze een groot deel van het universum uitmaken. Helaas komt de vorm van de cocon nauw overeen met de verdeling van zichtbare sterren, wat donkere materie als oorsprong uitsluit.

Op de een of andere manier waren de sterren verantwoordelijk voor de gammastraling. En toch:de sterren van de Boogschutter-dwerg zijn oud en rustig. Welk type bron in zo'n populatie produceert gammastraling?

Milliseconde pulsars

We zijn tevreden dat er maar één mogelijkheid is:snel ronddraaiende objecten die 'millisecondenpulsars' worden genoemd. Dit zijn de overblijfselen van bepaalde sterren, aanzienlijk zwaarder dan de zon, die ook dicht rond een andere ster draaien.

Onder precies de juiste omstandigheden produceren dergelijke binaire systemen een neutronenster - een object dat ongeveer zo zwaar is als de zon, maar slechts ongeveer 20 km in doorsnee - die honderden keren per seconde ronddraait.

Door hun snelle rotatie en sterke magnetische veld fungeren deze neutronensterren als natuurlijke deeltjesversnellers:ze lanceren deeltjes met extreem hoge energie de ruimte in.

Deze deeltjes zenden vervolgens gammastraling uit. Milliseconde pulsars in de Boogschutter-dwerg waren de ultieme bron van de mysterieuze cocon, vonden we.

De jacht op donkere materie

Onze bevindingen werpen een nieuw licht - een bedoelde woordspeling - op millisecondenpulsars als bronnen van gammastraling in andere oude stellaire systemen.

Tegelijkertijd wierpen ze ook een domper op pogingen om bewijs voor donkere materie te vinden via observaties van andere satellietstelsels van de Melkweg; helaas is er in deze systemen een sterkere "achtergrond" van gammastralen van millisecondenpulsars dan eerder werd gerealiseerd.

Dus elk signaal dat ze produceren, wordt mogelijk niet ondubbelzinnig geïnterpreteerd als te wijten aan donkere materie.

De jacht op signalen van donkere materie gaat door. + Verder verkennen

Draaiende sterren werpen nieuw licht op vreemd signaal afkomstig van galactisch centrum

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.