Tajemnicze promienie gamma emanujące z centrum galaktyki są generowane przez młode gwiazdy neutronowe żyjące w najgęstszym obszarze rdzenia Drogi Mlecznej, a nie przez rozpad cząstek ciemnej materii. Do takiego wniosku doszli astrofizycy, którzy opublikowali artykuł w czasopiśmie Nature.
„W tej odległości poszczególne strumienie promieniowania gamma generowane przez te martwe gwiazdy połączą się ze sobą i utworzą jednolicie rozłożony sygnał, podobny do tego, który powinien wystąpić, gdy rozpadają się cząstki ciemnej materii. Potwierdza to fakt, że pulsary milisekundowe znajdujące się w pobliżu Ziemi uważane są za jasne źródła promieniowania gamma”- powiedział Roland Crocker z Australian National University w Canberze.
Ciemna materia jest niewidzialną substancją, której obecność można ocenić jedynie na podstawie jej efektu grawitacyjnego; nie oddziałuje ona z falami elektromagnetycznymi, to znaczy nie emituje, nie pochłania ani nie odbija żadnego promieniowania. Udział zwykłej materii stanowi 4,9% masy Wszechświata, ciemnej materii - 26,8%. Większość współczesnych fizyków uważa, że ciemna materia może składać się z ciężkich, słabo oddziałujących cząstek, tak zwanych „mięczaków”.
W 2009 roku, jak się wówczas naukowcom wydawało, niedawno wystrzelony teleskop promieniowania gamma Fermi wykrył pierwsze ślady ciemnej materii w postaci tajemniczego nadmiaru promieniowania gamma w centrum Drogi Mlecznej, którego jasność w wysokoenergetycznej części widma znacznie przekroczyła przewidywane teoretycznie wartości. Jak sugerowali wówczas naukowcy, źródłem tego promieniowania były rozpady zderzających się "WIMP".
Z punktu widzenia astrofizyki dość łatwo obalić tę teorię - w tym celu konieczne jest wykazanie, że fotony gamma z centrum Drogi Mlecznej lecą w naszą stronę z punktowych źródeł światła, którymi mogą być pulsary i inne zwarte obiekty. W przeciwnym razie, jeśli są generowane przez rozkładające się cząstki ciemnej materii, „nadmiarowe” promieniowanie będzie równomiernie rozłożone na niebie.
Crocker i jego koledzy znaleźli pierwszy dowód na tę teorię, analizując obrazy, które teleskop Fermiego otrzymał w ciągu ostatnich kilku lat obserwacji centrum Galaktyki. Naukowcy przetworzyli je przy użyciu specjalnych algorytmów statystycznych zdolnych do „usuwania” wszystkich nie-punktowych źródeł fal gamma i próbowali zrozumieć, co generuje wszystkie inne rozbłyski.
W tym celu astrofizycy stworzyli kilkadziesiąt modeli komputerowych jądra galaktyki, w których różne obiekty - pulsary, czarne dziury, zwykłe gwiazdy i obłoki gazu międzygwiazdowego - pełniły rolę punktowych źródeł promieniowania gamma. Łącząc te modele i porównując wyniki ich obliczeń z prawdziwymi zdjęciami z „Fermiego”, naukowcy próbowali zrozumieć, który z nich jest najbliższy prawdy.
Na przykład na zdjęciach wybrzuszenia gamma, najgęstszej części rdzenia Drogi Mlecznej, można zobaczyć osobliwy wzór przypominający literę X. Litera ta, jak wyjaśniają naukowcy, powstała z niezwykłego rozmieszczenia gwiazd w centralnej części Galaktyki, którego przyczyna nie jest jeszcze jasna.
Film promocyjny:
Podobna struktura, jak pokazują obliczenia australijskich astrofizyków, pojawia się w ich modelach, jeśli rolę głównego źródła tajemniczego promieniowania gamma odgrywają nie ciemna materia czy zwykłe gwiazdy, ale tak zwane pulsary milisekundowe żyjące zarówno wewnątrz wybrzuszenia, jak i poza nim. …
Tak astronomowie nazywają stosunkowo młode gwiazdy neutronowe, które żyły nie więcej niż 100 milionów lat i mają ogromną prędkość obrotową - wykonują jeden obrót wokół własnej osi w ciągu kilkudziesięciu lub setek milisekund. Kiedy skupiska materii spadają na powierzchnię takich pulsarów, pojawiają się potężne rozbłyski promieni gamma i inne fale elektromagnetyczne.
Wcześniej astronomowie uważali, że takie luminarze nie mogą być obecne w dużych ilościach w centrum Galaktyki ze względu na szacowny wiek większości jej gwiazd, ale obliczenia Crockera i jego zespołu sugerują inaczej. Naukowcy mają nadzieję, że dalsze obserwacje galaktycznego „krzyża” i poszczególnych pulsarów w jego wnętrzu pomogą nam zrozumieć, jak powstały lub co spowodowało, że starsze pulsary ponownie się „odprężyły”.