Investigadores encuentran fuente de rayos gamma en pequeña galaxia vecina


A través de lóbulos gigantes de radiación gamma, un equipo internacional de investigadores ha encontrado una pequeña galaxia satélite de la Vía Láctea llena de materia oscura, pero cuyas emisiones son probablemente el resultado de púlsares de milisegundos que expulsan partículas cósmicas, informa un nuevo estudio en Nature Astronomy.

Figura 1. Se ha observado desde la Tierra una pequeña galaxia satélite (globo verde en la parte inferior izquierda) de la Vía Láctea, llamada Sagitario, a través de lóbulos gigantes de radiación gamma (también conocidas como burbujas de Fermi, áreas moradas por debajo y por encima de la galaxia). Aunque Sagitario está lleno de materia oscura, es poco probable que esta sea la causa de la emisión observada. Crédito: Kavli IPMU

El centro de nuestra galaxia está soplando un par de burbujas colosales de radiación gamma (las estructuras magenta en la figura 1) que se extienden a lo largo de 50.000 años luz. Descubierto con el telescopio espacial de rayos gamma Fermi hace unos 10 años, la fuente de este fenómeno en forma de reloj de arena sigue sin estar clara.

Llamadas burbujas de Fermi, estos lóbulos de radiación están parcheados con unas pocas subestructuras enigmáticas de emisión de rayos gamma muy brillantes. Uno de los puntos más brillantes, llamado el capullo de Fermi, se encuentra en el lóbulo sur (recuadro ampliado en la figura 2) y originalmente se pensó que se debía a explosiones pasadas del agujero negro supermasivo de la galaxia.

Un equipo internacional de investigadores codirigido por el ex investigador del proyecto del Instituto Kavli para la Física y las Matemáticas del Universo (Kavli IPMU) Oscar Macias (actualmente miembro de GRAPPA en la Universidad de Ámsterdam) y el profesor asociado de la Universidad Nacional de Australia Roland Crocker, e incluye a Kavli Los científicos visitantes de IPMU, Shunsaku Horiuchi y Shin’ichiro Ando, ​​analizaron datos de los telescopios espaciales GAIA y Fermi para revelar que el capullo de Fermi en realidad se debe a una emisión de la galaxia enana de Sagitario.

Esta galaxia satélite de la Vía Láctea se ve a través de las Burbujas de Fermi desde nuestra posición en la Tierra (figura 1). Debido a su estrecha órbita alrededor de nuestra galaxia y los pasos anteriores a través del disco galáctico, ha perdido la mayor parte de su gas interestelar y muchas de sus estrellas han sido arrancadas de su núcleo en corrientes alargadas.

Dado que Sagitario estaba inactivo, sin gas ni viveros estelares, solo había unas pocas posibilidades para su emisión de rayos gamma, que incluyen: i) una población de púlsares de milisegundos desconocidos o ii) aniquilaciones de materia oscura.

Los púlsares de milisegundos son remanentes de ciertos tipos de estrellas, significativamente más masivas que el sol, que se encuentran en sistemas binarios cercanos, pero ahora expulsan partículas cósmicas como resultado de sus energías de rotación extremas. Los electrones disparados por púlsares de milisegundos chocan con fotones de baja energía del Fondo Cósmico de Microondas, impulsándolos a una radiación gamma de alta energía.

Figura 2. Imagen de rayos gamma de las burbujas de Fermi (azul) superpuestas en un mapa de estrellas RR Lyrae (rojas) observadas por el telescopio GAIA. La forma y la orientación de la enana Sagitario (Sgr) coinciden perfectamente con las del capullo de Fermi, una brillante subestructura de radiación de rayos gamma en la parte sur de las burbujas de Fermi. Esta es una fuerte evidencia de que el capullo de Fermi se debe a procesos energéticos que ocurren en Sagitario, que desde nuestra perspectiva, se encuentra detrás de las burbujas de Fermi. Crédito: Crocker, Macias, Mackey, Krumholz, Ando, Horiuchi et al. (2022)

Los investigadores demostraron que el capullo de rayos gamma podría explicarse por púlsares de milisegundos en la enana de Sagitario, lo que desfavorece la explicación de la materia oscura.

Su descubrimiento arroja luz sobre los púlsares de milisegundos como aceleradores eficientes de electrones y positrones de alta energía, y también sugiere que procesos físicos similares podrían estar en curso en otras galaxias satélite enanas de la Vía Láctea.

«Esto es importante porque los investigadores de la materia oscura han creído durante mucho tiempo que una observación de rayos gamma de un satélite enano sería una prueba irrefutable de la aniquilación de la materia oscura. Nuestro estudio obliga a reevaluar las capacidades de emisión de alta energía de los objetos estelares inactivos, como galaxias esferoidales enanas y su papel como objetivos principales para las búsquedas de aniquilación de materia oscura», dijo Macías.

Los detalles de su estudio se publicaron en Nature Astronomy el 5 de septiembre.

Con información de Nature Astronomy

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