Figura 1. Una piccola galassia satellite (globo verde in basso a sinistra) della Via Lattea – chiamata Sagittario – è stata osservata dalla Terra attraverso lobi giganti di radiazioni gamma (ovvero le bolle di Fermi, aree viola sotto e sopra la galassia). Sebbene il Sagittario sia pieno di materia oscura, è improbabile che questa sia la causa dell'emissione osservata. Credito:Kavli IPMU
Attraverso lobi giganti di radiazioni gamma, un team internazionale di ricercatori ha scoperto una piccola galassia satellite della Via Lattea piena di materia oscura, ma le cui emissioni sono più probabilmente il risultato di pulsar di millisecondi che fanno esplodere particelle cosmiche, riporta un nuovo studio in Astronomia della natura .
Il centro della nostra galassia sta soffiando una coppia di colossali bolle di radiazioni gamma (le strutture magenta nella figura 1) che si estendono per 50.000 anni luce di diametro. Scoperta con il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi circa 10 anni fa, la fonte di questo fenomeno a forma di clessidra è rimasta poco chiara.
Chiamate bolle di Fermi, questi lobi di radiazione sono rattoppati con alcune enigmatiche sottostrutture di emissione di raggi gamma molto luminosi. Uno dei punti più luminosi, chiamato bozzolo di Fermi, si trova nel lobo meridionale (riquadro ingrandito nella figura 2) e originariamente si pensava fosse dovuto alle passate esplosioni del buco nero supermassiccio della Galassia.
Un team internazionale di ricercatori co-guidato dall'ex ricercatore del progetto Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) Oscar Macias (attualmente GRAPPA Fellow presso l'Università di Amsterdam) e dal professor Roland Crocker dell'Australian National University, e include Kavli Gli scienziati in visita dell'IPMU Shunsaku Horiuchi e Shin'ichiro Ando, hanno analizzato i dati dei telescopi spaziali GAIA e Fermi per rivelare che il bozzolo di Fermi è in realtà dovuto all'emissione dalla galassia nana del Sagittario.
Questa galassia satellite della Via Lattea è vista attraverso le Bolle di Fermi dalla nostra posizione sulla Terra (figura 1). A causa della sua stretta orbita attorno alla nostra galassia e dei precedenti passaggi attraverso il disco galattico, ha perso la maggior parte del suo gas interstellare e molte delle sue stelle sono state strappate dal suo nucleo in flussi allungati.
Dato che il Sagittario era quiescente, senza gas e senza vivai stellari, c'erano solo poche possibilità per la sua emissione di raggi gamma, tra cui:i) una popolazione di pulsar sconosciute di millisecondi o ii) annichilazioni di materia oscura.
Figura 2. Immagine a raggi gamma delle bolle di Fermi (blu) sovrapposte a una mappa delle stelle RR Lyrae (rosse) osservate dal telescopio GAIA. La forma e l'orientamento del nano Sagittario (Sgr) corrispondono perfettamente a quelli del bozzolo di Fermi, una luminosa sottostruttura di radiazione di raggi gamma nella parte meridionale delle bolle di Fermi. Questa è una forte evidenza che il bozzolo di Fermi è dovuto ai processi energetici che si verificano in Sagittario, che dal nostro punto di vista si trova dietro le bolle di Fermi. Crediti:Crocker, Macias, Mackey, Krumholz, Ando, Horiuchi et al. (2022)
Le pulsar di millisecondi sono i resti di alcuni tipi di stelle, significativamente più massicce del sole, che si trovano in sistemi binari vicini, ma ora espellono particelle cosmiche a causa delle loro energie rotazionali estreme. Gli elettroni emessi dalle pulsar di millisecondi entrano in collisione con fotoni a bassa energia del Fondo Cosmico a Microonde, spingendoli verso radiazioni gamma ad alta energia.
I ricercatori hanno dimostrato che il bozzolo di raggi gamma potrebbe essere spiegato da pulsar millisecondi nella nana del Sagittario, sfavorendo così la spiegazione della materia oscura.
La loro scoperta fa luce sulle pulsar di millisecondi come efficienti acceleratori di elettroni e positroni altamente energetici e suggerisce anche che processi fisici simili potrebbero essere in corso in altre galassie satelliti nane della Via Lattea.
"Questo è significativo perché i ricercatori della materia oscura credono da tempo che un'osservazione dei raggi gamma da un satellite nano sarebbe una firma fumante per l'annientamento della materia oscura. Il nostro studio impone una rivalutazione delle capacità di emissione ad alta energia di oggetti stellari quiescenti, come le galassie sferoidali nane e il loro ruolo di bersagli principali per le ricerche di annientamento della materia oscura", ha affermato Macias.
I dettagli del loro studio sono stati pubblicati su Nature Astronomy il 5 settembre. + Esplora ulteriormente
