Mappa di S½D. Picchi con S½D ≥ 4 nella regione 2° ≤ jbj ≤ 20°; jlj ≤ 20° mostrato come croci. Sorgenti 4FGL mostrate in cerchi rossi di dimensione 0,3°ð1°Þ per 9 ≤ TS ≤ 49ð49 ≤ TSÞ. Troviamo 8 sorgenti (numeri 1 e 3-9) che non hanno una controparte 4FGL e una (numero 2) che è sensibile al taglio di prossimità dell'associazione. Le linee tratteggiate interne mostrano le regioni angolari utilizzate in Fig. 2; la linea tratteggiata esterna mostra l'estensione massima di una regione di distanza galattocentrica proiettata 3 kpc. Vedere il testo per i dettagli. Credito:Zhong et al.
Negli ultimi dieci anni o giù di lì, numerosi studi di astrofisica hanno rilevato un eccesso di radiazioni gamma al centro della nostra galassia. Nonostante i numerosi tentativi di comprendere questo inaspettato surplus di radiazioni, ora noto come eccesso di centro galattico (GCE), la sua origine e le ragioni per cui esiste rimangono sconosciute.
Inizialmente, gli astronomi hanno ipotizzato che il GCE fosse associato all'annientamento della materia oscura. Evidenze più recenti, però, suggerisce che questo eccesso di raggi gamma potrebbe essere prodotto da una popolazione di sorgenti puntiformi (cioè, fonti di energia), alcuni dei quali potrebbero essere già stati osservati in passato.
Ricercatori dell'Università di Chicago, il Fermi National Accelerator Laboratory e la Oakland University hanno recentemente condotto uno studio volto a indagare ulteriormente su questa possibilità confrontando teorie e osservazioni passate con elementi all'interno di un catalogo di sorgenti puntiformi compilato dalla collaborazione Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT). I risultati delle loro analisi, pubblicato in un articolo pubblicato su Lettere di revisione fisica , porre nuovi vincoli alla capacità di qualsiasi sorgente puntiforme rilevata in precedenza di sostenere l'emissione uniforme di raggi gamma del GCE.
"Insieme a molti dei nostri colleghi siamo stati interessati e incuriositi dall'eccesso di centro galattico (GCE) da quando è stato scoperto per la prima volta quasi 10 anni fa, "Yi-Ming Zhong, Samuel Mc Dermott, Ilias Cholis e Patrick Fox, i quattro ricercatori che hanno condotto lo studio, detto a Phys.org via e-mail. "Questo eccesso di emissione di raggi gamma verso il centro della Via Lattea può essere un segnale di annientamento della materia oscura o originare da meccanismi astrofisici più convenzionali. Ad esempio, un'importante spiegazione astrofisica per il GCE è che osserviamo l'emissione collettiva dai resti di stelle massicce che Fermi, con sufficiente sensibilità, osserverebbe come sorgenti puntiformi di raggi gamma."
Lo studio condotto dai ricercatori si basa su alcuni dei loro lavori precedenti che indagano sulle basi fisiche di GCE. La motivazione chiave alla base del loro articolo è stata che la collaborazione Fermi ha recentemente aggiornato il suo catalogo di sorgenti puntiformi (4FGL), che è essenzialmente un elenco di tutte le regioni o corpi che emettono luce nel cielo e le misurazioni associate a ciascuna di esse.
I ricercatori avevano precedentemente testato l'ipotesi che il GCE provenga da sorgenti puntiformi analizzando il database delle sorgenti puntiformi dim della collaborazione di Fermi. Una volta rilasciata la versione aggiornata, hanno deciso di ripetere le loro analisi sui dati appena raccolti.
"Noi, e altri, hanno applicato in passato la tecnica di analisi dei dati della decomposizione wavelet ai dati FERMI, di solito concentrandosi su informazioni a grandi scale angolari (grandi oggetti nel cielo), " hanno spiegato i ricercatori. "Questa volta abbiamo voluto applicarlo a piccoli oggetti con il nuovo catalogo in mano".
La nostra migliore vestibilità GCE con maschera 2FGL (curva tratteggiata blu) o maschera 4FGL (curva continua arancione), confrontato con gli spettri impilati delle sorgenti 4FGL dalla nostra ricerca con filtro abbinato con S> 4, che sono possibilmente membri di un CSP (curva tratteggiata con punti verdi). Credito:Zhong et al.
Capire quali fenomeni avvengono al centro della Via Lattea è compito arduo e complesso, quanti processi sono in corso contemporaneamente, compresa la formazione di stelle, supernove che si estinguono, e la dinamica dei buchi neri centrali. Tutti questi fenomeni concomitanti rendono particolarmente difficile la determinazione delle strutture sottostanti della nostra galassia tramite l'analisi delle misurazioni dei raggi gamma.
La decomposizione wavelet è una tecnica che può separare vari contributi cosmologici in base alla quantità di spazio che occupano nel cielo. Sebbene si sia spesso dimostrato uno strumento molto efficace per analizzare una varietà di immagini riprese dai telescopi, finora, pochissimi gruppi di ricerca lo hanno applicato all'analisi dei dati dei raggi gamma. Nel loro studio, Zhong, McDermott, Cholis e Fox hanno rivisitato un'analisi condotta da tre ricercatori dell'Università di Amsterdam, che usava la decomposizione wavelet per separare piccoli oggetti nel cielo (cioè, sorgenti puntiformi) da altri fenomeni cosmologici.
"Ora si sa di più sulle sorgenti puntiformi in direzione del centro galattico, sia dove sono che cosa sono, " hanno detto i ricercatori. "In effetti, la posizione di molte delle sorgenti puntiformi appena misurate nel catalogo FERMI è stata scoperta per la prima volta da Bartels et al utilizzando tecniche wavelet. La storia si è ripetuta in quanto abbiamo anche trovato alcuni nuovi punti luminosi nel cielo che non sono attualmente in altri cataloghi."
In precedenza, i ricercatori hanno suggerito che alcune fonti puntiformi appena individuate potrebbero offrire una spiegazione per il GCE. Man mano che vengono raccolte ulteriori informazioni su queste fonti puntiformi, come i loro spettri e se si trovano in prossimità di oggetti astrofisici noti, questa ipotesi può essere ulteriormente verificata confrontando questi dati con le osservazioni GCE.
Le nuove analisi effettuate da Zhong, McDermott, Cholis e Fox mostrano che nessuna delle fonti puntuali incluse nel catalogo 4FGL aggiornato della collaborazione Fermi può spiegare il GCE. Inoltre, suggeriscono che se il GCE fosse effettivamente costituito da fonti dim point, questi dovrebbero essere una nuova classe di oggetti cosmologici e dovrebbero essercene molti.
"Abbiamo cercato di determinare la gamma di possibilità per la funzione di luminosità per le sorgenti dim point, " hanno detto i ricercatori. "La gamma di parametri che si adattano ancora ai dati è piuttosto estrema e non è qualcosa che ci si aspetterebbe dall'inizio. Così, ci sembra improbabile che il GCE provenga da fonti dim point e se lo è, proverrebbe da un nuovo tipo di fonte astrofisica."
Il nuovo documento di Zhong, McDermott, Cholis e Fox presentano nuovi preziosi risultati che limitano in qualche modo la possibilità di fonti puntiformi alla base del GCE, come suggerito da numerosi studi precedenti. Questi risultati potrebbero servire come base per future ricerche che indagheranno sulla natura dei raggi gamma in eccesso al centro della Via Lattea.
"Abbiamo alcune idee interessanti su come utilizzare le wavelet per rimuovere alcuni degli sfondi più fastidiosi, " hanno affermato i ricercatori. "Al momento è in corso una sana discussione scientifica sul campo e sulla base dei feedback che abbiamo ricevuto continuiamo a perfezionare la nostra analisi delle fonti puntuali".
© 2020 Scienza X Rete
