En glödande klump känd som "kokongen", som verkar vara inuti en av de enorma gammastrålningen från mitten av vår galax, kallad "Fermi-bubblorna", har förbryllat astronomer sedan den upptäcktes 2012.

I ny forskning publicerad i Nature Astronomy , visar vi att kokongen orsakas av gammastrålar som sänds ut av snabbt snurrande extrema stjärnor som kallas "millisekunderpulsarer" som ligger i Skyttens dvärggalax, som kretsar kring Vintergatan. Samtidigt som våra resultat klarar upp mysteriet med kokongen, kastar de också illamående över försök att söka efter mörk materia i alla gammastrålar som den kan avge.

Se med gammastrålar

Tack och lov för livet på jorden blockerar vår atmosfär gammastrålar. Dessa är ljuspartiklar med energier som är mer än en miljon gånger högre än de fotoner vi upptäcker med våra ögon.

Eftersom vår vy på marknivå är skymd, hade forskarna ingen aning om gammahimlens rikedom förrän instrumenten lyftes upp i rymden. Men, med början med de otroliga upptäckterna som Vela-satelliterna gjorde (sattes i omloppsbana på 1960-talet för att övervaka kärnvapenprovförbudet), har mer och mer av denna rikedom avslöjats.

Det toppmoderna gammastråleinstrumentet som fungerar idag är Fermi Gamma Ray Space Telescope, ett stort NASA-uppdrag i omloppsbana i mer än ett decennium. Fermis förmåga att lösa fina detaljer och upptäcka svaga källor har avslöjat ett antal överraskningar om vår Vintergatan och det bredare kosmos.

Mystiska bubblor

En av dessa överraskningar dök upp 2010, strax efter Fermis lansering:något i Vintergatans centrum blåser vad som ser ut som ett par gigantiska, gammastrålande bubblor. Dessa helt oväntade "Fermi-bubblor" täcker helt 10% av himlen.

En huvudmisstänkt för källan till bubblorna är galaxens supermassiva svarta hål. Den här giganten, 4 miljoner gånger mer massiv än solen, lurar i den galaktiska kärnan, regionen från vilken bubblorna kommer.

De flesta galaxer har sådana gigantiska svarta hål i sina centra. I vissa sväljer dessa svarta hål aktivt ner materia. När de matas så spyr de samtidigt ut gigantiska, utströmmande "jetstrålar" som är synliga över det elektromagnetiska spektrumet.

Så en fråga som forskare ställde efter upptäckten av bubblorna:kan vi hitta en rykande pistol som binder dem till vår galax supermassiva svarta hål? Snart dök trevande bevis upp:det fanns en antydan, inuti varje bubbla, om en tunn gammastråle som pekade tillbaka mot det galaktiska centrumet.

Med tiden och ytterligare data blev denna bild dock grumlig. Medan den jetliknande egenskapen i en av bubblorna bekräftades, verkade den skenbara strålen i den andra avdunsta under granskning.

Bubblorna såg konstigt skeva ut:den ena innehöll en långsträckt ljus fläck - "kokongen" - utan motsvarighet i den andra bubblan.

Kokongen och varifrån den kommer

Vårt senaste arbete inom Nature Astronomy är en djupgående undersökning av "kokongens" natur. Anmärkningsvärt nog fann vi att den här strukturen inte har något att göra med Fermi-bubblorna eller, faktiskt, galaxens supermassiva svarta hål.

Snarare fann vi att kokongen faktiskt är något helt annat:gammastrålar från dvärggalaxen Sagittarius, som råkar vara bakom den södra bubblan sett från jordens position.

Skyttens dvärg, så kallad eftersom dess himmelsposition är i konstellationen Skytten, är en "satellit" galax som kretsar kring Vintergatan. Det är en rest av en mycket större galax som Vintergatans starka gravitationsfält bokstavligen har slitit isär. Stjärnor som dras ut ur Skyttens dvärg kan faktiskt hittas i "svansar" som sveper runt hela himlen.

Vad är det som gör gammastrålarna?

I Vintergatan är den huvudsakliga källan till gammastrålar när högenergipartiklar, kallade kosmiska strålar, kolliderar med den mycket svaga gasen mellan stjärnorna.

Denna process kan dock inte förklara gammastrålningen som sänds ut från Skyttens dvärg. Den tappade för länge sedan sin gas till samma gravitationella trakasserier som drog bort så många av dess stjärnor.

Så var kommer gammastrålarna ifrån?

Vi övervägde flera möjligheter, inklusive den spännande utsikten att de är en signatur för mörk materia, den osynliga substansen som bara är känd genom dess gravitationseffekter som astronomer tror utgör mycket av universum. Tyvärr överensstämmer kokongens form nära fördelningen av synliga stjärnor, vilket utesluter mörk materia som ursprung.

På ett eller annat sätt var stjärnorna ansvariga för gammastrålningen. Och ändå:Skyddsdvärgens stjärnor är gamla och stilla. Vilken typ av källa bland en sådan befolkning producerar gammastrålar?

Millisekundspulsarer

Vi är nöjda med att det bara finns en möjlighet:snabbt snurrande föremål som kallas "millisekunderpulsarer". Dessa är resterna av vissa stjärnor, betydligt mer massiva än solen, som också kretsar nära en annan stjärna.

Under precis de rätta omständigheterna producerar sådana binära system en neutronstjärna – ett objekt som är ungefär lika tungt som solen men bara cirka 20 km tvärs över – som roterar hundratals gånger per sekund.

På grund av sin snabba rotation och starka magnetfält fungerar dessa neutronstjärnor som naturliga partikelacceleratorer:de skickar ut partiklar med extremt hög energi ut i rymden.

Dessa partiklar avger sedan gammastrålar. Millisekunderpulsarer i Skyttens dvärg var den ultimata källan till den mystiska kokongen, fann vi.

Jakten på mörk materia

Våra upptäckter kastar nytt ljus – ordlek avsedd – på millisekundspulsarer som källor till gammastrålar i andra gamla stjärnsystem.

Samtidigt kastade de också ett sarg över ansträngningarna att hitta bevis för mörk materia via observationer av andra satellitgalaxer i Vintergatan; tyvärr finns det en starkare "bakgrund" av gammastrålar från millisekundspulsarer i dessa system än vad man tidigare insett.

Alla signaler som de producerar kanske inte entydigt tolkas som att de beror på mörk materia.

Jakten på mörk materia-signaler fortsätter. + Utforska vidare

Snurrande stjärnor kastar nytt ljus på konstiga signaler som kommer från galaktiskt centrum

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.