Άλλο ένα πλήγμα για την ερμηνεία της σκοτεινής ύλης για την πλεονάζουσα εκπομπή από το Γαλαξιακό Κέντρο

Για δέκα χρόνια περίπου, οι αστρονόμοι μελετούν μια μυστήρια διάχυτη ακτινοβολία που προέρχεται από το κέντρο του Γαλαξία μας. Αρχικά, θεωρήθηκε ότι η ακτινοβολία αυτή θα μπορούσε να προέρχεται από τα ασύλληπτα σωμάτια σκοτεινής ύλης τα οποία πολλοί ερευνητές ελπίζουν να ανακαλύψουν. Ωστόσο, φυσικοί από το Πανεπιστήμιο του Amsterdam και το Εργαστήριο Θεωρητικής Φυσικής της Annecy-le-Vieux, έχουν τώρα βρει περαιτέρω στοιχεία ότι ταχέως περιστρεφόμενα άστρα νετρονίων είναι πολύ περισσότερο πιθανή πηγή της ακτινοβολίας αυτής. Τα ευρήματά τους δημοσιεύθηκαν σήμερα στο Nature Astronomy.

Παρατηρήσεις της ακτινοβολίας ακτίνων-γ από την περιοχή του κέντρου του Γαλαξία μας με το Τηλεσκόπιο Ευρείας Περιοχής Fermi έχουν αποκαλύψει μια μυστηριώδη διάχυτη και εκτεταμένη εκπομπή. Η εκπομπή αυτή που ανακαλύφθηκε πριν από δέκα χρόνια δημιούργησε πολύ ενθουσιασμό στην κοινότητα της σωματιδιακής φυσικής, καθώς είχε όλα τα χαρακτηριστικά του από μακρόν περιζήτητου σήματος από την αυτο-εξουδετέρωση σωματίων σκοτεινής ύλης στον εσωτερικό Γαλαξία. Η εύρεση ενός τέτοιου σήματος θα επιβεβαίωνε ότι η σκοτεινή ύλη, μια ουσία που μέχρι τώρα παρατηρείται μόνο μέσω βαρυτικών αποτελεσμάτων σε άλλα αντικείμενα, συγκροτείται από νέα στοιχειώδη σωμάτια. Ακόμη, θα βοηθούσε να προσδιοριστεί η μάζα και άλλες ιδιότητες αυτών των ασύλληπτων σωματίων σκοτεινής ύλης. Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι ενδεχομένως η καλύτερη αστροφυσική ερμηνεία της πλεονάζουσας εκπομπής είναι ένας νέος πληθυσμός στη Γαλαξιακή διόγκωση χιλιάδων ταχύτατα περιστρεφόμενων άστρων νετρονίων που ονομάζονται πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου, που έχουν διαφύγει των παρατηρήσεων σε άλλες συχνότητες μέχρι τώρα.

Εικόνα: Η παρατηρούμενη εκπομπή ακτίνων-γ από τον Γαλαξιακό δίσκο με την περιοχή διόγκωσης να δείχνεται. Οι ενσωματωμένες εικόνες δείχνουν τα αναμενόμενα προφίλ της επιπλέον ακτινοβολίας που προέρχεται από σκοτεινή ύλη και άστρα αντίστοιχα. Οι ερευνητές μπόρεσαν να δείξουν ότι το προφίλ των άστρων ταιριάζει στις μετρήσεις πολύ καλύτερα από το προφίλ της σκοτεινής ύλης.

Όπου υπάρχουν άστρα, υπάρχει ακτινοβολία

«Η κατανόηση στις λεπτομέρειες της μορφολογίας [θέση και σχήμα] και του φάσματος [οι συνδυαζόμενες συχνότητες] της πλεονάζουσας εκπομπής είναι ζωτικής σημασίας για τη διάκριση μεταξύ της σκοτεινής ύλης και των αστροφυσικών ερμηνειών της πλεονάζουσας ακτινοβολίας του Γαλαξιακού Κέντρου», αναφέρει στην ιστοσελίδα του Πανεπιστημίου, ο Christoph Weniger, ένας από τους ερευνητές που έκαναν της μελέτη. Μια νέα μελέτη από ερευνητές του Πανεπιστημίου του Amsterdam και του Εργαστηρίου Θεωρητικής Φυσικής της Annecy-le-Vieux, μιας ερευνητικής μονάδας του Εθνικού Κέντρου Επιστημονικών Ερευνών της Γαλλίας, βρήκε ισχυρά στοιχεία ότι η εκπομπή στην πραγματικότητα μοιάζει να προέρχεται από περιοχές όπου υπάρχει επίσης ένα μεγάλο ποσό αστρικής μάζας στη Γαλαξιακή διόγκωση (την ογκώδη διόγκωση) και το κέντρο (την πυρηνική διόγκωση). Επιπλέον, οι ερευνητές βρήκαν ότι η αναλογία φωτός προς μάζα στη Γαλαξιακή διόγκωση και το κέντρο είναι αμοιβαία σε συμφωνία, έτσι που τα GeV εκπομπής ακτίνων-γ είναι ένας εκπληκτικά ακριβής ανιχνευτής της αστρικής μάζας στον έσω Γαλαξία. Η μελέτη βασίστηκε σε ένα νέο εργαλείο ανάλυσης, το SkyFACT (Sky Factorization with Adaptive Constrained Templates), που αναπτύχθηκε από τους ίδιους τους ερευνητές, με τον συνδυασμό φυσικών μοντέλων με ανάλυση εικόνας.

Τα ευρήματα υποστηρίζουν την ερμηνεία του πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου της περισσότερης εκπομπής, καθώς ούτε το σήμα σκοτεινής ύλης, ούτε άλλες αστροφυσικές ερμηνείες αναμένεται να δείξουν μια τέτοια συσχέτιση. Θεωρείται ότι τα αποτελέσματα θα βοηθήσουν ως οδηγός στην επερχόμενη έρευνα για τον κρυμμένο πληθυσμό των πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου, στη Γαλαξιακή διόγκωση με το MeerKAT και το μελλοντικό Square Kilometre Array, του οποίου το MeerKAT θεωρείται πρόδρομος. Κάτι που καθιστά ακόμη περισσότερο ελπιδοφόρες τις επερχόμενες αναζητήσεις.

Πηγή: Delta Institute for Theoretical Physics

Περισσότερα στη δημοσίευση: The Fermi-LAT GeV excess traces stellar mass in the Galactic bulge, Nature Astronomy