Το παρατηρητήριο Fermi των ακτίνων γάμμα καταγράφει τις πηγές τους στο Γαλαξία μας

Το LAT, το κύριο όργανο του Διαστημικού Τηλεσκόπιου ακτίνων-γ Fermi, έχει μελετήσει στο φάσμα των ακτίνων γάμμα τον ουρανό για περίπου τέσσερα χρόνια. Κατά την περίοδο αυτή, το LAT έχει εντοπίσει εκατοντάδες πηγές ακτίνων γάμμα, συμπεριλαμβανομένων των πάλσαρ και των ενεργών γαλαξιακών πυρήνων. Έχει δε δείξει ότι το Νεφέλωμα του Καρκίνου, δεν είναι μια σταθερή πηγή εκπομπής ακτίνων γάμμα, που νομίζαμε εδώ και πολύ καιρό ότι είναι. Το LAT έχει επίσης καταγράψει τις αστραπές στην ατμόσφαιρα της Γης και τις εκλάμψεις στον ήλιο.

Χάρτης όλου του ουρανού με τις ακτίνες γάμμα που παρατηρήθηκε στον Γαλαξία μας, από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Fermi ακτίνων-γ. Αυτές εντοπίζονται κυρίως στο επίπεδο του Γαλαξία μας (οριζόντια ταινία) και προς το κέντρο του γαλαξία

Αλλά, όπως αναφέρεται σε μια εργασία που θα δημοσιευτεί σύντομα στο περιοδικό The Astrophysical Journal, οι περισσότερες από τις ακτίνες γάμμα που εντοπίστηκαν από το LAT δεν μπορεί να αποδοθεί σε επιμέρους σημειακές πηγές.

Η ομάδα ανακάλυψε ότι τα πάλσαρ, οι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες, και όλες οι υπόλοιπες πηγές ακτίνων γάμμα, οι οποίες προσδιορίστηκαν από το LAT λογαριάζονται να είναι μόνο το 10% των φωτονίων των ακτίνων γάμμα που έχουν ανιχνευτεί. Η εξωγαλαξιακή διάχυτη εκπομπή, μια λάμψη που διαποτίζει το σύμπαν και προέρχεται από μακρινές, δυσδιάκριτες πηγές, αποτελείται από περίπου 15 τοις εκατό του συνόλου.

Οι περισσότερες από τις ακτίνες γάμμα που εντοπίστηκαν από το όργανο LAT του Fermi, είναι «διάχυτες» εκπομπές που προέρχονται από το δικό μας Γαλαξία.

Η κύρια πηγή αυτών των διάχυτων εκπομπών ακτίνων γάμμα είναι υψηλής ενέργειας φορτισμένα σωματίδια, γνωστά ως κοσμικές ακτίνες, οι οποίες αλληλεπιδρούν με το αέριο και των πεδίων ακτινοβολίας μεταξύ των άστρων, το γνωστό διαστρικό μέσο.Το διαστρικό αυτό μέσο είναι μακριά από τον κενό χώρο. Οι φυσικοί είναι απασχολημένοι με τη συλλογή ζωτικής σημασίας πληροφοριών για το αέριο, τη σκόνη και τα υψηλής ενέργειας φορτισμένα σωματίδια, που την γεμίζουν.

Αυτά δε τα κοσμικά σωματίδια μπορεί να προέρχονται είτε από πάλσαρ, είτε από εκρήξεις σουπερνόβα και άλλες ισχυρές αστροφυσικές πηγές. Μπορεί δε να υπάρξει και μια πρόσθετη συνεισφορά: από τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης που η θεωρία δέχεται ότι εξαϋλώνονται ή τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας.

Η μελέτη έγινε με επικεφαλής τον Gudlaugar Johannesson, συνεργάτη του Ινστιτούτου Θεωρητικής Αστροφυσικής Kavli του Στάνφορντ, τον Andrew Strong του Ινστιτούτου Max Planck στη Γερμανία και τον Troy Porter του Στάνφορντ.

Σύμφωνα με τον Porter, η νέα ανάλυση οδηγεί σε διάφορα συμπεράσματα. Για παράδειγμα, δείχνει ότι η πυκνότητα των κοσμικών ακτίνων είναι μεγαλύτερη από ό,τι αναμενόταν στις εξωτερικές περιοχές του Γαλαξία και πέρα ​​από το κεντρικό γαλαξιακό επίπεδο. Επιπλέον, το συνολικό ποσό της ακτινοβολίας γάμμα από τις κοσμικές ακτίνες των ηλεκτρονίων λόγω αλληλεπιδράσεων τους με τα φωτόνια του υπέρυθρου και του ορατού φωτός – που αποτελούνται από φωτόνια πολύ χαμηλότερης ενέργειας από τις ακτίνες γάμμα – είναι μεγαλύτερη από όσο προηγουμένως νομίζαμε.

Ένας από τους κύριους στόχους των αστροφυσικών που χρησιμοποιούν το όργανο LAT είναι να καθορισθούν καλύτερα αυτές οι προελεύσεις και η σύνθεση του διαστρικό μέσου, ​​που διαπερνά τον Γαλαξία μας. Αυτή δε η έρευνα έχει γίνει ένας κρίσιμος παράγοντας στην εργασία τους.