Bilim adamları, Karanlık Maddeyle Dolu Komşu Bir Galaksi Tespit Ettiler

Araştırmacılar, küçük bir komşu galaksiyi tespit etmek için gama ışınlarını kullandılar.

Dergide yakın zamanda yayınlanan yeni bir araştırmaya göre Doğa AstronomiUluslararası bir araştırma ekibi, dünyanın küçük bir uydu galaksisini keşfetti. Samanyolu karanlık maddeyle dolu, ancak emisyonları daha çok milisaniyelik pulsarların kozmik parçacıkları fırlatmasının sonucu.

Galaksimizin merkezi, 50.000 ışıkyıllık bir alana yayılan bir çift muazzam gama radyasyon kabarcığı üflüyor (yukarıdaki resimde macenta yapılar). Kum saati şeklindeki bu fenomen, yaklaşık on yıl önce Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu kullanılarak görüldü, ancak kökeni bir sır olarak kaldı.

Bu radyasyon lobları Fermi kabarcıkları olarak bilinir ve çok parlak gama ışını emisyonunun birkaç gizemli alt yapısıyla yamalanırlar. Güney lobun en parlak bölgelerinden biri olan Fermi kozası (aşağıdaki resimde büyütülmüş iç kısım), bir zamanlar galaksinin süper kütleli patlamasından önceki patlamaların sonucu olduğuna inanılıyordu. Kara delik.

Eski Kavli Evrenin Fizik ve Matematiği Enstitüsü (Kavli IPMU) Proje Araştırmacısı Oscar Macias (şu anda Amsterdam Üniversitesi’nde GRAPPA Üyesi) ve Avustralya Ulusal Üniversitesi Doçent Roland Crocker ve Kavli dahil olmak üzere uluslararası bir araştırmacı ekibi IPMU Misafir Bilim Adamları Shunsaku Horiuchi ve Shin’ichiro Ando, ​​GAIA ve Fermi uzay teleskoplarından gelen verileri analiz ederek Fermi kozasının aslında Yay cüce gökadasından gelen emisyondan kaynaklandığını ortaya çıkardı.

Şekil 2. GAIA teleskopu tarafından gözlemlenen RR Lyrae yıldızlarının (kırmızı) haritasının üzerine yerleştirilmiş Fermi baloncuklarının (mavi) gama ışını görüntüsü. Yay (Sgr) cücesinin şekli ve yönü, Fermi baloncuklarının güney kısmındaki parlak bir gama ışını radyasyonu alt yapısı olan Fermi kozasınınkilerle mükemmel bir uyum içindedir. Bu, Fermi kozasının Yay burcunda meydana gelen ve bizim açımızdan Fermi baloncuklarının arkasında yer alan enerjik süreçlerden kaynaklandığının güçlü bir kanıtıdır. Kredi: Crocker, Macias, Mackey, Krumholz, Ando, ​​Horiuchi ve diğerleri. (2022)

Samanyolu’nun bu uydu galaksisi, Dünya üzerindeki konumumuzdan Fermi Kabarcıkları aracılığıyla görülüyor (resim 1). Galaksimizin etrafındaki sıkı yörüngesi ve galaktik diskten önceki geçişleri nedeniyle, yıldızlararası gazının çoğunu kaybetti ve yıldızlarının çoğu, çekirdeğinden uzun akışlara ayrıldı.

Yay burcunun hareketsiz olduğu göz önüne alındığında – gaz ve yıldız fidanlıkları olmadan – gama ışını emisyonu için sadece birkaç olasılık vardı: i) bilinmeyen bir milisaniyelik pulsar popülasyonu veya ii) karanlık madde imhaları.

Milisaniye atarcaları, yakın ikili sistemlerde bulunan, Güneş’ten önemli ölçüde daha büyük, ancak şimdi aşırı dönme enerjilerinin bir sonucu olarak kozmik parçacıkları patlatan belirli yıldız türlerinin kalıntılarıdır. Milisaniyelik pulsarlar tarafından ateşlenen elektronlar, Kozmik Mikrodalga Arka Planının düşük enerjili fotonlarıyla çarpışır ve onları yüksek enerjili gama radyasyonuna iter.

Araştırmacılar, gama ışını kozasının Yay cücesindeki milisaniyelik pulsarlarla açıklanabileceğini gösterdiler, bu nedenle karanlık madde açıklamasını beğenmediler.

Keşifleri, yüksek enerjili elektronların ve pozitronların etkin hızlandırıcıları olarak milisaniyelik pulsarlara ışık tutuyor ve ayrıca Samanyolu’nun diğer cüce uydu gökadalarında benzer fiziksel süreçlerin devam edebileceğini öne sürüyor.

“Bu önemli çünkü karanlık madde araştırmacıları uzun zamandır bir cüce uydudan gelen gama ışınlarının gözlemlenmesinin karanlık maddenin yok edilmesi için dumanlı bir silah imzası olacağına inanıyorlardı.”

Macias, “Çalışmamız, cüce küresel gökadalar gibi hareketsiz yıldız nesnelerinin yüksek enerji yayma yeteneklerinin ve karanlık madde imha araştırmaları için ana hedefler olarak rollerinin yeniden değerlendirilmesini zorunlu kılıyor” dedi.

Referans: Roland M. Crocker, Oscar Macias, Dougal Mackey, Mark R. Krumholz, Shin’ichiro Ando, ​​Shunsaku Horiuchi, Matthew G. Baring, Chris Gordon tarafından yazılan “Milisaniyelik pulsarlar nedeniyle Yay cüce küresel galaksisinden gama ışını emisyonu” , Thomas Venville, Alan R. Duffy, Rui-Zhi Yang, Felix Aharonian, JA Hinton, Deheng Song, Ashley J. Ruiter ve Miroslav D. Filipović, 5 Eylül 2022, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-022-01777-x