Kosmiczny Teleskop Fermi obserwuje dużo promieniowania gamma w M31

Kosmiczny Teleskop Promieniowania Gamma Fermi odkrył sygnał w centrum pobliskiej Galaktyki Andromedy, który może wskazywać na obecność tajemniczej ciemnej materii. Sygnał wyemitowany w zakresie gamma podobny jest do sygnału zauważonego przez Fermi w centrum naszej własnej galaktyki – Drogi Mlecznej.

Promieniowanie gamma to najbardziej energetyczna forma promieniowania.  Jest ono powszechne w galaktykach takich jak Droga Mleczna, ponieważ promienie kosmiczne, cząsteczki poruszające się prędkościami bliskimi prędkości światła emitują promieniowanie gamma gdy oddziałują z obłokami gazu międzygwiezdnego.

Ku zaskoczeniu astronomów, najnowsze dane zebrane przez teleskop Fermi wskazują, że promienie gamma w Andromedzie – znanej także jako M31 – ograniczają się do centrum galaktyki. Aby wytłumaczyć ten niespotykany rozkład przestrzenny, naukowcy zakładają, że emisja może pochodzić z kilku nieokreślonych źródeł. Jednym z nich może być ciemna materia, nieznana substancja odpowiadająca za większą część Wszechświata.

Uważamy, że ciemna materia akumuluje się w najbardziej wewnętrznych obszarach Drogi Mlecznej i innych galaktyk, dlatego też odkrycie tak kompaktowego sygnału jest dla nas bardzo ekscytujące – mówi główny badacz Pierrick Martin, astrofizyk w National Center for Scientific Research oraz Research Institute in Astrophysics and Planetology w Tuluzie. M31 będzie miała istotne znacznie w zrozumieniu co to oznacza zarówno dla Andromedy jak i dla Drogi Mlecznej.

Artykuł opisujący wyniki badań opublikowany zostanie w nadchodzącym wydaniu periodyku The Astrophysical Journal.

Innym możliwym źródłem emisji może być zagęszczenie pulsarów w centrum M31. Te rotujące gwiazdy neutronowe charakteryzują się masą dwa razy większą od masy Słońca i są jednymi z najgęstszych obiektów we Wszechświecie. Niektóre pulsary emitują większość swojej energii właśnie w zakresie promieniowania gamma. Z uwagi na fakt, że M31 znajduje się 2.5 miliona lat świetlnych od Ziemi, ciężko jest w jej wnętrzu znaleźć pojedyncze pulsary. Aby przetestować czy promienie gamma mogą pochodzić od tych obiektów,  naukowcy musieli wykorzystać swoją wiedzę o pulsarach opierającą się na obserwacjach tych obiektów w Drodze Mlecznej.

Teraz gdy Fermi wykrył podobne sygnały w zakresie gamma zarówno w M31 jak i w Drodze Mlecznej, naukowcy mogą spróbować rozwikłać tę zagadkę dla obu galaktyk. Przykładowo, M31 emituje bardzo mało promieniowania gamma z dużego dysku, gdzie znajduje się większość gwiazd, co oznacza, że w dysku znajduje się mniej promieni kosmicznych. Ponieważ powszechnie uważa się, że promienie kosmiczne związane są z procesami gwiazdotwórczymi, brak promieni gamma w zewnętrznych obszarach M31 wskazują, że galaktyka produkuje promienie kosmiczne w inny sposób, lub że mogą one dość swobodnie uciekać z wnętrza galaktyki. Badanie Andromedy może pozwolić nam na zrozumienie cyklu życia promieni kosmicznych i ich związku z procesami gwiazdotwórczymi.

Nie rozumiemy tak naprawdę roli promieni kosmicznych w galaktyce – mówi Xian Hou, astrofizyk z Obserwatorium Yunnan Chińskiej Akademii Nauk w Kunming. M31 pozwala nam obserwować zachowanie promieni kosmicznych w warunkach innych od tych, które panują w naszej galaktyce.

Odkrycie podobnego sygnału zarówno w Drodze Mlecznej jak i w M31 sprawia, że naukowcy mogą wykorzystać jedną galaktykę jako model drugiej podczas trudnych obserwacji. Choć Fermi może z większą dokładnością obserwować centrum Drogi Mlecznej, z naszego położenia w przestrzeni znaczna część tego centrum jest przesłonięta emisją z dysku galaktyki. Przy obserwacji centrum Andromedy nie ma już tego problemu.

Nadwyżka promieniowania gamma (zaznaczona kolorem białym i żółtym) w centrum M31 wskazuje na nieoczekiwaną aktywność w centralnym regionie galaktyki. Źródło: NASA/DOE/Fermi LAT Collabioration and Bill Schoening, Vanessa Harvey/REU Program/NOAO/AURA/NSF

Nasza galaktyka jest na tyle podobna do Andromedy, że M31 pomaga nam w badaniu Drogi Mlecznej – mówi Regina Caputo, badaczka z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt. To sytuacja przypominająca mieszkanie w domu bez żadnych luster, ale z bliźniakiem, którego możemy szczegółowo obserwować, aby dowiedzieć się dużo więcej o sobie samym.

Źródło: NASA

  • Mariusz Szczepek

    Ciemna materia nie jest przypadkiem rozłożona w postaci halo galaktycznego?