Le mystérieux rayonnement gamma superlumineux dans les bulles géantes soufflées par notre galaxie pourrait enfin trouver une explication.
Les chercheurs ont utilisé les données des télescopes spatiaux Gaia et Fermi pour rechercher à travers les bulles de Fermi, une paire de bulles colossales en forme de sablier qui s’étendent des pôles de la Voie lactée et s’étendent sur 50 000 années-lumière, pour retracer la source des rayons gamma très brillants. . – taches d’émission de rayons.
Ils ont découvert que l’une des plus brillantes de ces taches, surnommée le « cocon de Fermi » situé dans la bulle sud, était causée par des éjections d’étoiles mortes en rotation rapide appelées pulsars dans la galaxie satellite Sagittaire de la Voie lactée. La découverte pourrait faire la lumière sur la façon dont ces étoiles mortes effondrées agissent comme des accélérateurs de particules cosmiques, éjectant des particules à haute énergie qui provoquent des rayons gamma.
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Auparavant, les rayons gamma étaient considérés comme un résultat possible de l’annihilation de la matière noire. Mais si les rayons gamma sont le résultat de particules accélérées par des pulsars, ils peuvent ne pas être indicatifs de matière noire.
La galaxie satellite naine du Sagittaire est visible de la Terre à travers les bulles de Fermi et est marquée par des flux allongés de gaz et d’étoiles qui ont été soufflés du noyau de la galaxie lorsque son orbite étroite a percé le disque de la Voie lactée.
On pense que les rayons gamma sont produits par de jeunes étoiles, l’annihilation de la matière noire ou des pulsars millisecondes. Ce dégazage brutal signifie que la galaxie naine du Sagittaire ne forme plus d’étoiles et n’a pas de pépinières stellaires, de sorte que ses rayons gamma ne peuvent pas être le résultat de jeunes étoiles.
De plus, la forme du cocon de Fermi correspond étroitement à la distribution observée des étoiles visibles, ce qui exclut la matière noire comme source de rayonnement. (Si la matière noire était présente, sa gravité affecterait la forme du cocon). Ainsi, les chercheurs ont conclu que les seules sources possibles de ce puissant rayonnement étaient des populations jusqu’alors inconnues de pulsars millisecondes, qui sont des restes stellaires super denses en rotation rapide qui font des centaines de révolutions par seconde.
Cette image d’animation de la NASA montre le pulsar ultra-brillant et ultra-jeune J1823-2021A, qui est le pulsar le plus brillant et le plus jeune jamais découvert et qui possède un champ magnétique puissant. Le pulsar tourne autour de la terre. L’objet pulse 183,8 fois par seconde et se trouve à environ 27 000 années-lumière de la Terre. (Crédit image : NASA/GSFC)
« Nous sommes convaincus qu’il n’y a qu’une seule possibilité : des objets en rotation rapide appelés » pulsars millisecondes « », a écrit l’équipe dans un communiqué de l’Université nationale australienne. (s’ouvrira dans un nouvel onglet). « Nous avons découvert que les pulsars millisecondes du nain Sagittaire étaient la principale source du cocon mystérieux. »
Comme toutes les étoiles à neutrons, un pulsar se forme lorsqu’une étoile beaucoup plus massive que le Soleil arrive en fin de vie et ne peut plus réaliser de fusion nucléaire en son cœur. En conséquence, il ne peut plus résister à un effondrement gravitationnel total. Accompagné d’une puissante explosion de supernova, l’effondrement gravitationnel laisse derrière lui une étoile de la taille d’une ville avec une masse proche de celle du Soleil. Ce vestige stellaire est constitué d’une matière si dense qu’une cuillère à café pèserait 4 milliards de tonnes.
Les scientifiques pensent que la rotation rapide des pulsars millisecondes est causée par l’accrétion de matière de l’étoile compagne binaire, qui ajoute du moment cinétique à l’étoile morte – ou « la fait tourner ».
En raison de leurs champs magnétiques puissants, les pôles des pulsars éjectent des électrons et des positons (équivalents des électrons dans l’antimatière). Lorsque les électrons interagissent avec les photons de faible énergie qui composent le fond diffus cosmologique (CMB) – le rayonnement restant peu de temps après le Big Bang – les électrons transfèrent une partie de leur énergie cinétique. Cela fait que les photons CMB deviennent des photons gamma beaucoup plus énergétiques.
En démontrant que le cocon de rayons gamma est le résultat des pulsars, les résultats de l’équipe montrent que les sursauts de rayons gamma dans les bulles de Fermi ne sont pas le résultat de l’annihilation de la matière noire, ont déclaré les chercheurs.
« C’est important car les chercheurs sur la matière noire pensent depuis longtemps que l’observation des rayons gamma d’un satellite nain pourrait être un signe indéniable de l’annihilation de la matière noire », a déclaré Oscar Macias, co-responsable de l’équipe et chercheur à l’Université d’Amsterdam. dans un rapport. (s’ouvrira dans un nouvel onglet) « Notre étude appelle à une réévaluation des capacités d’émission à haute énergie des objets stellaires au repos tels que les galaxies sphéroïdales naines et de leur rôle en tant que cibles principales pour les recherches d’annihilation de la matière noire. »
L’étude de l’équipe a été publiée en ligne le 5 septembre dans la revue Nature Astronomy. (s’ouvrira dans un nouvel onglet).
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