Un misterioso resplandor de rayos gamma en el centro de la Vía Láctea probablemente sea causado por los púlsares: los núcleos increíblemente densos y que giran rápidamente de estrellas antiguas colapsadas que eran hasta 30 veces más masivas que el sol. Esa es la conclusión deUn nuevo análisis realizado por un equipo internacional de astrofísicos, incluidos investigadores del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía. Los hallazgos ponen en duda las interpretaciones anteriores de la señal como un posible signo de materia oscura, una forma de materia que representa el 85 por cientode toda la materia en el universo, pero que hasta ahora ha evadido la detección.
"Nuestro estudio muestra que no necesitamos materia oscura para comprender las emisiones de rayos gamma de nuestra galaxia", dijo Mattia Di Mauro del Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas KIPAC, un instituto conjunto de la Universidad de Stanford ySLAC. "En su lugar, hemos identificado una población de púlsares en la región alrededor del centro galáctico, que arroja nueva luz sobre la historia de la formación de la Vía Láctea".
Di Mauro dirigió el análisis de la Colaboración Fermi LAT, un equipo internacional de investigadores que observó el brillo con el Telescopio de área grande LAT en el Telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA, que ha estado orbitando la Tierra desde 2008. El LAT- un "ojo" sensible para los rayos gamma, la forma de luz más energética, fue concebido y ensamblado en SLAC, que también alberga su centro de operaciones.
Los hallazgos de la colaboración, enviados a The Astrophysical Journal para su publicación, están disponibles como preimpresión.
Un resplandor misterioso
La materia oscura es uno de los mayores misterios de la física moderna. Los investigadores saben que la materia oscura existe porque dobla la luz de galaxias distantes y afecta la rotación de las galaxias. Pero no saben de qué está hecha la sustancia. La mayoría de los científicos creen que escompuesto de partículas aún por descubrir que casi nunca interactúan con la materia regular que no sea a través de la gravedad, lo que hace que sea muy difícil detectarlas.
Una forma en que los instrumentos científicos pueden vislumbrar partículas de materia oscura es cuando las partículas se descomponen o chocan y se destruyen entre sí. "Las teorías ampliamente estudiadas predicen que estos procesos producirían rayos gamma", dijo Seth Digel, jefe del grupo Fermi de KIPAC"Buscamos esta radiación con el LAT en regiones del universo que son ricas en materia oscura, como el centro de nuestra galaxia".
Estudios anteriores han demostrado que hay más rayos gamma provenientes del centro galáctico de lo esperado, alimentando algunos artículos científicos e informes de los medios que sugieren que la señal podría insinuar partículas de materia oscura buscadas durante mucho tiempo. Sin embargo, los rayos gamma se producen en unHay muchos otros procesos cósmicos que deben descartarse antes de llegar a una conclusión sobre la materia oscura. Esto es particularmente desafiante porque el centro galáctico es extremadamente complejo y los astrofísicos no saben todos los detalles de lo que está sucediendo en esa región.
La mayoría de los rayos gamma de la Vía Láctea se originan en el gas entre las estrellas que está iluminado por rayos cósmicos: partículas cargadas producidas en explosiones de estrellas potentes, llamadas supernovas. Esto crea un resplandor difuso de rayos gamma que se extiende por toda la galaxia. GammaLos rayos también son producidos por restos de supernovas, púlsares, estrellas colapsadas que emiten "rayos" de rayos gamma como los faros cósmicos, y objetos más exóticos que aparecen como puntos de luz.
"Dos estudios recientes realizados por equipos en los EE. UU. Y los Países Bajos han demostrado que el exceso de rayos gamma en el centro galáctico está manchado, no es tan suave como cabría esperar de una señal de materia oscura", dijo Eric Charles de KIPAC, quien contribuyó ael nuevo análisis ". Esos resultados sugieren que las manchas pueden deberse a fuentes puntuales que no podemos ver como fuentes individuales con el LAT porque la densidad de las fuentes de rayos gamma es muy alta y el brillo difuso es más brillante en el centro galáctico."
Restos de estrellas antiguas
El nuevo estudio lleva los análisis anteriores al siguiente nivel, demostrando que la señal de rayos gamma moteados es consistente con los púlsares.
"Teniendo en cuenta que alrededor del 70 por ciento de todas las fuentes puntuales en la Vía Láctea son púlsares, fueron los candidatos más probables", dijo Di Mauro. "Pero utilizamos una de sus propiedades físicas para llegar a nuestra conclusión. Los púlsares son muy distintosespectros, es decir, sus emisiones varían de una manera específica con la energía de los rayos gamma que emiten. Usando la forma de estos espectros, pudimos modelar el brillo del centro galáctico correctamente con una población de aproximadamente 1,000 púlsares ysin introducir procesos que involucren partículas de materia oscura "
El equipo ahora está planeando estudios de seguimiento con radiotelescopios para determinar si las fuentes identificadas emiten su luz como una serie de pulsos de luz breves, la marca registrada que les da nombre a los púlsares.
Los descubrimientos en el halo de estrellas alrededor del centro de la galaxia, la parte más antigua de la Vía Láctea, también revelan detalles sobre la evolución de nuestro hogar galáctico, al igual que los restos antiguos enseñan a los arqueólogos sobre la historia humana.
"Los púlsares aislados tienen una vida útil típica de 10 millones de años, que es mucho más corta que la edad de las estrellas más antiguas cercanas al centro galáctico", dijo Charles. "El hecho de que todavía podamos ver los rayos gamma de la población de púlsar identificada hoy en díasugiere que los púlsares se encuentran en sistemas binarios con estrellas compañeras, de las cuales liberan energía. Esto extiende enormemente la vida de los púlsares "
La materia oscura sigue siendo esquiva
Los nuevos resultados se suman a otros datos que desafían la interpretación del exceso de rayos gamma como una señal de materia oscura.
"Si la señal se debiera a la materia oscura, esperaríamos verla también en los centros de otras galaxias", dijo Digel. "La señal debería ser particularmente clara en las galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea. Estas galaxias tienen muy pocasestrellas, generalmente no tienen púlsares y se mantienen juntas porque tienen mucha materia oscura. Sin embargo, no vemos emisiones significativas de rayos gamma de ellas ".
Los investigadores creen que un fuerte resplandor de rayos gamma recientemente descubierto en el centro de la galaxia de Andrómeda, la galaxia más cercana a la Vía Láctea, también puede ser causada por púlsares en lugar de materia oscura.
Pero la última palabra puede no haber sido pronunciada. Aunque el equipo de Fermi-LAT estudió un área grande de 40 grados por 40 grados alrededor del centro galáctico de la Vía Láctea el diámetro de la luna llena es aproximadamente medio grado,La alta densidad de fuentes en los cuatro grados más internos hace que sea muy difícil ver las individuales y descartar una distribución de rayos gamma suave, similar a la materia oscura, dejando un espacio limitado para que se oculten las señales de materia oscura.
Este trabajo fue financiado por la NASA y la Oficina de Ciencia del DOE, así como por agencias e institutos en Francia, Italia, Japón y Suecia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio nacional de aceleración DOE / SLAC . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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