Družice Fermi objevila možnou přítomnost skryté hmoty v galaxii M31

Nadbytek záření gama (na obrázku znázorněn žlutobílou barvou) v srdci velké galaxie M31 v souhvězdí Andromedy naznačuje neočekávané podivné aktivity v centrálních oblastech galaxie. Astronomové se domnívají, že signál může být vytvářen rozmanitými procesy, počítaje v to populaci pulzarů nebo dokonce skrytou hmotu.

Kosmická observatoř NASA s názvem Fermi (Fermi Gamma-ray Space Telescope) objevila silný zdroj záření v centru blízké galaxie M31 v souhvězdí Andromedy, který může naznačovat na přítomnost záhadné hmoty, známé též jako temná či skrytá hmota. Signál pozorovaného záření gama je podobný tomu, který byl observatoří Fermi pozorován i v centru naší Galaxie.

Paprsky gama jsou formou záření elektromagnetického spektra o nejvyšších energiích, které jsou ve vesmíru produkovány při nejenergetičtějších procesech. Vyskytují se běžně v galaxiích, jako je například naše Galaxie, protože kosmické paprsky – elementární částice pohybující se téměř rychlostí světla, vyvolávají vznik záření gama při interakci s oblaky mezihvězdného plynu, a vyzařují je rovněž hvězdy.

Data z družice Fermi překvapivě ukazují přebytek záření gama v galaxii M31, vztahující se spíše ke galaktickému centru, místo toho, aby bylo rozprostřeno po celém galaktickém disku. K vysvětlení tohoto neobvyklého rozložení astronomové navrhují, že tato emise může přicházet z několika zatím neurčených zdrojů. Jedním z nich může být temná hmota, doposud neznámá substance, která představuje převážnou část hmoty vesmíru.

„Očekáváme temnou hmotu nahromaděnou v centrálních oblastech Mléčné dráhy a ostatních galaxií a zjištění takto kompaktního signálu je velmi vzrušující,“ říká hlavní autor článku Pierrick Martin, astrofyzik National Center for Scientific Research and the Research Institute in Astrophysics and Planetology in Toulouse, Francie.

Dalším možným zdrojem této emise může být bohatá koncentrace pulzarů v centru galaxie M31. Tyto rotující neutronové hvězdy mají zhruba dvakrát větší hmotnost než Slunce a patří mezi nejhustější objekty ve vesmíru. Jedna kávová lžička materiálu z neutronové hvězdy by měla hmotnost zhruba miliardu tun. Některé pulzary vyzařují většinu své energie v oboru záření gama. Protože galaxie M31 je od Země vzdálena více než 2,5 miliónu světelných roků, je obtížné pozorovat jednotlivé pulzary. Při zjišťování, zda záření gama přichází právě z těchto objektů, se mohou astronomové soustředit na to, co vědí o pulzarech na základě pozorování v Mléčné dráze a tyto informace porovnat s novými pozorováními rádiového a rentgenového záření galaxie M31.

Nyní, když kosmická observatoř Fermi detekovala obdobné signály záření gama v galaxii M31 a v naší Galaxii, mohou astronomové využít tyto informace k vyřešení záhady obou galaxií. Například galaxie M31 emituje malé množství paprsků gama z velkého disku, kde se většina hvězd zrodila, což naznačuje, že odtud pochází menší množství záření. Protože kosmické záření je obvykle dáváno do souvislosti se vznikem hvězd, absence gama záření ve vnějších oblastech M31 napovídá, buď že galaxie produkuje kosmické záření rozdílně v různých částech, nebo je třeba hledat jiné vysvětlení. Výzkum galaxie v Andromedě může vědcům pomoci pochopit životní cyklus kosmického záření a jeho souvislost se vznikem hvězd.

„Nerozumíme zcela tomu, jakou úlohu hrají kosmické paprsky v galaxiích nebo jak putují napříč galaxiemi,“ říká Xian Hou, astrofyzik na Yunnan Observatories Čínské akademie věd v čínském Kunmingu.

„Naše Galaxie se podobá galaxii M31, což nám pomůže lépe ji prostudovat, a proto budeme schopni dozvědět se více o Mléčné dráze a jejím utváření,“ říká spoluautorka výzkumu Regina Caputo, vědecká pracovnice NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. „Je to podobné, jako když žijeme ve světě, kde nejsou zrcadla, ale máte dvojníka a vy můžete pozorovat jeho komplexní fyzický vzhled.“

Zdroj: https://phys.org/news/2017-02-fermi-dark-ties-andromeda-galaxy.html a https://fermi.gsfc.nasa.gov/

autor: František Martinek