Genom gigantiska lober av gammastrålning har ett internationellt team av forskare hittat en liten satellitgalax i Vintergatan fylld med mörk materia, men vars utsläpp är mer sannolikt resultatet av millisekundspulsarer som spränger ut kosmiska partiklar, rapporterar en ny studie i Naturastronomi .

Mitten av vår galax blåser ett par kolossala bubblor av gammastrålning (magentastrukturerna i figur 1) som spänner över 50 000 ljusår. Upptäcktes med Fermi Gamma-ray rymdteleskop för ungefär 10 år sedan, källan till detta timglasformade fenomen har förblivit oklart.

Dessa strålningslober kallas Fermi-bubblor och är lappade med några gåtfulla understrukturer med mycket ljusa gammastrålning. En av de ljusaste fläckarna, kallad Fermi-kokongen, finns i den södra loben (förstorad infällning i figur 2) och ansågs ursprungligen bero på tidigare utbrott från galaxens supermassiva svarta hål.

Ett internationellt team av forskare leds av tidigare Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) projektforskare Oscar Macias (för närvarande GRAPPA Fellow vid University of Amsterdam) och Australian National University Associate Professor Roland Crocker, och inklusive Kavli IPMU-besöksforskarna Shunsaku Horiuchi och Shin'ichiro Ando analyserade data från rymdteleskopen GAIA och Fermi för att avslöja att Fermi-kokongen faktiskt beror på utsläpp från dvärggalaxen Sagittarius.

Denna satellitgalax i Vintergatan ses genom Fermi-bubblorna från vår position på jorden (figur 1). På grund av sin snäva omloppsbana runt vår galax och tidigare passager genom den galaktiska skivan har den förlorat det mesta av sin interstellära gas och många av dess stjärnor har slitits ur dess kärna till långsträckta strömmar.

Med tanke på att Skytten var vilande – utan gas och inga stjärnkammare – fanns det bara några få möjligheter för dess gammastrålning, inklusive:i) en population av okända millisekunderspulsarer eller ii) förintelse av mörk materia.

Millisekunderpulsarer är rester av vissa typer av stjärnor, betydligt mer massiva än solen, som finns i nära binära system, men som nu spränger ut kosmiska partiklar som ett resultat av deras extrema rotationsenergier. Elektronerna som avfyras av millisekundspulsarer kolliderar med lågenergifotoner från den kosmiska mikrovågsbakgrunden och driver dem till högenergigammastrålning.

Forskarna visade att gammastrålkokongen kunde förklaras med millisekunderspulsarer i Skyttens dvärg, och på så sätt missgynnade förklaringen av mörk materia.

Deras upptäckt kastar ljus över millisekunderspulsarer som effektiva acceleratorer av högenergiska elektroner och positroner, och antyder också att liknande fysiska processer kan pågå i andra dvärgsatellitgalaxer i Vintergatan.

"Detta är betydelsefullt eftersom forskare av mörk materia länge har trott att en observation av gammastrålar från en dvärgsatellit skulle vara en rykande pistolsignatur för förintelse av mörk materia. Vår studie tvingar fram en omvärdering av de höga energiemissionsförmågan hos stilla stjärnobjekt, som t.ex. dvärg sfäroidala galaxer och deras roll som främsta mål för sökningar efter mörk materia förintelse", sa Macias.

Detaljer om deras studie publicerades i Nature Astronomy den 5 september. + Utforska vidare

Gammastrålar från en dvärggalax löser ett astronomiskt pussel