Un filou aux rayons gamma vient d’être découvert aux abords de la Voie lactée.
Le rayonnement énergétique précédemment associé aux structures en éruption du centre galactique de la Voie lactée appelées bulles de Fermi semble en fait provenir de quelque chose de plus lointain.
On pense plutôt que les origines sont des pulsars millisecondes dans une petite galaxie naine en orbite autour de la nôtre.
La découverte a des implications pour notre compréhension des bulles de Fermi, mais elle pourrait également avoir un impact sur des domaines de recherche plus larges, tels que la recherche de matière noire galactique.
Les bulles de Fermi ont été découvertes en 2010 et ont été une énorme surprise, littéralement. Ce sont des bulles gargantuesques de gaz à haute énergie émanant du centre galactique qui s’étendent au-dessus et au-dessous du plan galactique, sur une distance totale de 50 000 années-lumière, se dilatant à une vitesse de millions de kilomètres à l’heure.
Une visualisation des bulles de Fermi. (Centre de vol spatial Goddard de la NASA)
Ce qui les a créés – le trou noir supermassif de la Voie lactée étant un candidat de premier plan – l’a fait il y a des millions d’années, et les bulles ont explosé vers le haut et vers l’extérieur depuis. Ils sont plus brillants en rayonnement gamma à haute énergie que le reste du disque de la Voie lactée.
Tout le rayonnement des bulles de Fermi n’est pas uniformément réparti. En particulier, il y a ce qui est décrit comme un “cocon” de rayons cosmiques fraîchement accélérés dans le lobe sud, interprété lors de sa découverte en 2011 dans le cadre de l’environnement des superbulles.
Maintenant, une équipe d’astronomes, dirigée par l’astrophysicien Roland Crocker de l’Université nationale australienne en Australie, a remarqué quelque chose d’intéressant.
L’emplacement du cocon coïncide directement avec l’emplacement d’un autre objet – le noyau de la galaxie sphéroïdale naine du Sagittaire, un satellite de la Voie lactée qui est en train d’être déchiré et subsumé par la plus grande galaxie.
Ceci, à lui seul, serait un assez gros co-inky-dink, avec une très faible probabilité d’environ 1 %. Mais cela devient encore plus intéressant. Le cocon et la galaxie du Sagittaire ont également des formes et des orientations similaires.
Bien sûr, la distance dans l’espace peut être extrêmement difficile à évaluer. À moins que vous ne sachiez précisément quelle quantité de lumière émet quelque chose, il est difficile de savoir à quelle distance il se trouve.
Si vous voyez quelque chose émettant un rayonnement gamma dans une structure de rayonnement gamma plus grande, il est probablement naturel de supposer que les deux sont liés. Mais deux choses avec une forme et des orientations similaires alignées directement dans notre ligne de mire seraient, eh bien, vraiment particulières.
Pas impossible, mais il pourrait y avoir une explication plus probable – comme un lien entre ces deux objets.
Les chercheurs ont donc décidé de revisiter le cocon et de voir si la galaxie naine pouvait éventuellement être une explication alternative pour le rayonnement gamma qui y est observé.
Ils ont modélisé l’émission sur une gamme d’explications, y compris le cocon intra-bulle et la galaxie du Sagittaire, et ont constaté que, dans une certaine mesure, la galaxie du Sagittaire était l’émetteur le plus probable du rayonnement gamma dans le cocon de Fermi.
La question suivante, naturellement, était de savoir ce qui pouvait le produire. Dans la Voie lactée, les rayons gamma sont principalement générés par des collisions entre les rayons cosmiques et le gaz du milieu interstellaire.
Ce n’est pas possible pour la galaxie du Sagittaire. La plus petite galaxie satellite tombe gravitationnellement dans la Voie lactée, et ce depuis un certain temps; en tant que tel, son gaz a été soigneusement extrait, probablement il y a environ 2 à 3 milliards d’années.
De même, aucune étoile massive à courte durée de vie n’est morte dans des supernovae spectaculaires ; ceux-ci sont nés du gaz, et bien. Il n’y en a pas.
L’explication la plus probable, selon l’équipe, est les pulsars millisecondes. Ce sont des étoiles à neutrons (les noyaux effondrés et ultra-denses d’étoiles massives mortes) avec des vitesses de rotation extrêmement rapides, à l’échelle de la milliseconde ; pendant qu’ils tournent, ils émettent des jets de rayonnement à partir de leurs pôles, y compris des rayonnements gamma.
Celles-ci seraient compatibles avec les épisodes les plus récents de formation d’étoiles dans la galaxie du Sagittaire, et auraient la même distribution spatiale que le reste de la population stellaire.
Bien que le rayonnement gamma semble brillant par rapport à d’autres galaxies telles qu’Andromède, cela serait possible si les pulsars avaient 7 à 8 milliards d’années et avaient une faible teneur en métal, ce qui est cohérent avec le reste de la population du Sagittaire, selon les chercheurs.
Cette découverte suggère que les galaxies sphéroïdales naines comme le Sagittaire pourraient produire plus de rayonnement gamma que prévu.
Si tel est le cas, ils pourraient confondre les recherches de signaux de matière noire, dont l’un est supposé être un excès de rayonnement gamma émis lorsque les particules de matière noire et les antiparticules s’annihilent mutuellement.
La possibilité, selon les chercheurs, devrait inciter à examiner de plus près ces petites galaxies faibles, pour voir si nous devons réviser notre compréhension des galaxies sphéroïdales naines et des anciennes populations d’étoiles qu’elles contiennent.
La recherche a été publiée dans Nature Astronomy.
