Les mystérieux rayons gamma émanant du centre galactique sont générés par de jeunes étoiles à neutrons vivant dans la région la plus dense du noyau de la Voie lactée, et non par la désintégration des particules de matière noire. Telle est la conclusion des astrophysiciens qui ont publié un article dans la revue Nature.
«À cette distance, les flux de rayons gamma individuels générés par ces étoiles mortes vont fusionner et former un signal uniformément distribué, similaire à celui qui devrait se produire lorsque les particules de matière noire se désintègrent. Ceci est étayé par le fait que les pulsars millisecondes situés près de la Terre sont considérés comme des sources lumineuses de rayons gamma », a déclaré Roland Crocker de l'Université nationale australienne de Canberra.
La matière noire est une substance invisible dont la présence ne peut être jugée que par son effet gravitationnel; elle n'interagit pas avec les ondes électromagnétiques, c'est-à-dire qu'elle n'émet, n'absorbe ou ne réfléchit aucun rayonnement. La part de la matière ordinaire représente 4,9% de la masse de l'Univers, la matière noire - 26,8%. La plupart des physiciens croient aujourd'hui que la matière noire peut être composée de particules lourdes, faiblement interagissant, les soi-disant «wimps».
En 2009, comme cela semblait alors aux scientifiques, le télescope à rayons gamma Fermi récemment lancé a détecté les premières traces de matière noire sous la forme d'un mystérieux excès de rayonnement gamma au centre de la Voie lactée, dont la luminosité dans la partie haute énergie du spectre dépassait largement les valeurs théoriquement prévues. Comme les scientifiques l'ont alors suggéré, la source de ce rayonnement était la désintégration des «WIMP» en collision.
Du point de vue de l'astrophysique, il est assez facile de réfuter cette théorie - pour cela, il est nécessaire de montrer que les photons gamma du centre de la Voie lactée volent vers nous à partir de sources ponctuelles de lumière, qui peuvent être des pulsars et d'autres objets compacts. Sinon, s'ils sont générés par des particules de matière noire en décomposition, le rayonnement «excédentaire» sera uniformément réparti dans le ciel.
Crocker et ses collègues ont trouvé la première preuve en faveur de cette théorie en analysant les images que le télescope de Fermi a reçues au cours des dernières années d'observation du centre de la galaxie. Les scientifiques les ont traités à l'aide d'algorithmes statistiques spéciaux capables de "supprimer" toutes les sources non ponctuelles d'ondes gamma, et ont essayé de comprendre ce qui génère toutes les autres éruptions.
Pour cela, les astrophysiciens ont créé plusieurs dizaines de modèles informatiques du noyau galactique, dans lesquels le rôle de sources ponctuelles de rayonnement gamma était joué par une variété d'objets - pulsars, trous noirs, étoiles ordinaires et nuages de gaz interstellaire. En combinant ces modèles et en comparant les résultats de leurs calculs avec de vraies photographies de "Fermi", les scientifiques ont tenté de comprendre lequel est le plus proche de la vérité.
Par exemple, sur les photographies aux rayons gamma du renflement, la partie la plus dense du noyau de la Voie lactée, vous pouvez voir un motif particulier qui ressemble à la lettre X. Cette lettre, comme l'expliquent les scientifiques, est due à la distribution inhabituelle des étoiles dans la partie centrale de la galaxie, dont la raison n'est pas encore claire.
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Une structure similaire, comme le montrent les calculs des astrophysiciens australiens, apparaît dans leurs modèles si le rôle de la principale source de rayonnement gamma mystérieux n'est pas joué par la matière noire ou les étoiles ordinaires, mais par les pulsars dits millisecondes vivant à la fois à l'intérieur du renflement et au-delà. …
C'est ainsi que les astronomes appellent des étoiles à neutrons relativement jeunes qui n'ont pas vécu plus de 100 millions d'années et ont une vitesse de rotation énorme - elles font une révolution autour de leur axe en quelques dizaines ou centaines de millisecondes. Lorsque des amas de matière tombent à la surface de ces pulsars, de puissantes salves de rayons gamma et d'autres ondes électromagnétiques se produisent.
Auparavant, les astronomes pensaient que ces luminaires ne pouvaient pas être présents en grand nombre au centre de la galaxie en raison de l'âge vénérable de la plupart de ses étoiles, mais les calculs de Crocker et de son équipe suggèrent le contraire. Les scientifiques espèrent que de nouvelles observations de la «croix» galactique et des pulsars individuels à l'intérieur nous aideront à comprendre comment elles sont apparues ou ce qui a provoqué le «déroulement» des anciens pulsars.
