Karta över S½D. Toppar med S½D ≥ 4 i området 2° ≤ jbj ≤ 20°; jlj ≤ 20° visas som kryss. 4FGL-källor visas i röda cirklar med storleken 0,3°ð1°Þ för 9 ≤ TS ≤ 49ð49 ≤ TSÞ. Vi hittar 8 källor (nummer 1 och 3–9) som inte har någon 4FGL-motsvarighet och en (nummer 2) som är känslig för associationsnärhetsklipp. De inre streckade linjerna visar de vinkelområden som används i fig. 2; den yttre streckade linjen visar den maximala utsträckningen av ett område med ett projicerat galaktocentriskt avstånd på 3 kpc. Se text för detaljer. Kredit:Zhong et al.
Under det senaste decenniet eller så, ett antal astrofysiska studier har upptäckt ett överskott av gammastrålning i mitten av vår galax. Trots de många försöken att förstå detta oväntade överskott av strålning, nu känt som det galaktiska centrumöverskottet (GCE), dess källa och orsakerna till att den existerar är fortfarande okända.
Initialt, astronomer antog att GCE var förknippat med förintelse av mörk materia. Senare bevis, dock, föreslår att detta överskott av gammastrålar kan produceras av en population av punktkällor (d.v.s. energikällor), några av dem kan redan ha observerats tidigare.
Forskare vid University of Chicago, Fermi National Accelerator Laboratory och Oakland University genomförde nyligen en studie som syftade till att undersöka denna möjlighet ytterligare genom att jämföra tidigare teorier och observationer med objekt i en punktkällaskatalog sammanställd av Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT) Collaboration. Resultaten av deras analyser, publicerad i en tidning publicerad den Fysiska granskningsbrev , sätta nya begränsningar på förmågan hos alla tidigare upptäckta punktkällor att underbygga GCE:s jämna gammastrålning.
"Tillsammans med många av våra kollegor har vi varit intresserade och fascinerade av galaktiskt centrumöverskott (GCE) sedan det först upptäcktes för nästan 10 år sedan, "Yi-Ming Zhong, Samuel Mc Dermott, Ilias Cholis och Patrick Fox, de fyra forskarna som genomförde studien, berättade för Phys.org via e-post. "Detta överskott av gammastrålning mot Vintergatans centrum kan vara en signal om förintelse av mörk materia eller härröra från mer konventionella astrofysiska mekanismer. Till exempel, en framträdande astrofysisk förklaring till GCE är att vi observerar den kollektiva emissionen från rester av massiva stjärnor som Fermi, med tillräcklig känslighet, skulle observera som gammastrålepunktskällor."
Studien som forskarna genomförde bygger på några av deras tidigare arbeten som undersöker den fysiska grunden för GCE. Den viktigaste motivationen bakom deras papper var att Fermi-samarbetet nyligen uppdaterade sin katalog över punktkällor (4FGL), som i huvudsak är en lista över alla ljusemitterande regioner eller kroppar på himlen och de mätningar som är associerade med var och en av dem.
Forskarna hade tidigare testat hypotesen att GCE härstammar från punktkällor genom att analysera Fermi-samarbetets databas med svaga punktkällor. När den uppdaterade versionen släpptes, de satte sig för att upprepa sina analyser av de nyligen insamlade uppgifterna.
"Vi, och andra, har tillämpat dataanalystekniken för wavelet-nedbrytning på FERMI-data tidigare, vanligtvis fokuserar på information i stora vinkelskalor (stora objekt på himlen), " förklarade forskarna. "Den här gången ville vi tillämpa det på små föremål med den nya katalogen i handen."
Vår bästa passform GCE med 2FGL mask (blå streckad kurva) eller 4FGL mask (orange solid kurva), jämfört med de staplade spektra av 4FGL-källor från vår matchade filtersökning med S> 4, som möjligen är medlemmar av en CSP (grön punktstreckad kurva). Kredit:Zhong et al.
Att förstå vilka fenomen som äger rum i mitten av Vintergatan är en mödosam och komplex uppgift, eftersom många processer pågår samtidigt, inklusive bildandet av stjärnor, supernovor som släcks, och dynamiken i centrala svarta hål. Alla dessa samtidiga fenomen gör det särskilt utmanande att bestämma de underliggande strukturerna i vår galax via analys av gammastrålningsmätningar.
Wavelet-nedbrytning är en teknik som kan separera olika kosmologiska bidrag baserat på hur mycket utrymme de tar upp på himlen. Även om det ofta har visat sig vara ett mycket effektivt verktyg för att analysera en mängd olika bilder tagna med teleskop, än så länge, mycket få forskarlag har tillämpat det på analys av gammastrålningsdata. I deras studie, Zhong, McDermott, Cholis och Fox återbesökte en analys utförd av tre forskare vid University of Amsterdam, som använde wavelet-nedbrytning för att plocka isär små föremål på himlen (d.v.s. punktkällor) från andra kosmologiska fenomen.
"Mer är känt nu om punktkällor i riktning mot det galaktiska centrumet, både var de är och vad de är, " sa forskarna. "Faktiskt, platsen för många av de nyligen uppmätta punktkällorna i FERMI-katalogen upptäcktes först av Bartels et al med hjälp av wavelet-tekniker. Historien har upprepat sig genom att vi också har hittat några nya ljuspunkter på himlen som för närvarande inte finns i andra kataloger."
Tidigare, forskare föreslog att några nyligen upptäckta punktkällor kunde ge en förklaring till GCE. När mer information samlas in om dessa punktkällor, såsom deras spektra och om de är belägna i närheten av kända astrofysiska objekt, denna hypotes kan testas ytterligare genom att jämföra dessa data med GCE-observationer.
De nya analyserna utförda av Zhong, McDermott, Cholis och Fox visar att ingen av punktkällorna som ingår i Fermi-samarbetets uppdaterade 4FGL-katalog kan förklara GCE. Dessutom, de föreslår att om GCE faktiskt bestod av svaga punktkällor, dessa skulle behöva vara en ny klass av kosmologiska objekt och det skulle behöva finnas flera av dem.
"Vi försökte bestämma omfattningen av möjligheter för ljusstyrkafunktionen för de dämpade punktkällorna, ", sa forskarna. "Omfånget för parametrar som fortfarande skulle passa data är ganska extrema och inte något man skulle ha förväntat sig från början. Således, Det förefaller oss osannolikt att GCE kommer från svaga punktkällor och om det är det, det skulle komma från en ny typ av astrofysisk källa."
Den nya tidningen av Zhong, McDermott, Cholis och Fox presenterar nya värdefulla resultat som något begränsar möjligheten av punktkällor som stöder GCE, som föreslagits av ett antal tidigare studier. Dessa fynd skulle kunna tjäna som en grund för framtida forskning som undersöker arten av de överflödiga gammastrålningen i mitten av Vintergatan.
"Vi har några intressanta idéer om hur man använder wavelets för att ta bort några av de mer irriterande bakgrunderna, ", sa forskarna. "Det pågår en hälsosam vetenskaplig diskussion på området för tillfället och baserat på feedback vi har fått fortsätter vi att förfina vår analys av punktkällorna."
© 2020 Science X Network
