Carte de S½D. Pics avec S½D ≥ 4 dans la région 2° ≤ jbj ≤ 20° ; jlj ≤ 20° représenté par des croix. Sources 4FGL indiquées dans des cercles rouges de taille 0.3°ð1°Þ pour 9 TS ≤ 49ð49 ≤ TSÞ. Nous trouvons 8 sources (numéros 1 et 3-9) qui n'ont pas d'homologue 4FGL et une (numéro 2) qui est sensible à la coupure de proximité d'association. Les lignes pointillées intérieures montrent les régions angulaires utilisées sur la figure 2; la ligne pointillée extérieure montre l'étendue maximale d'une région de distance galactocentrique projetée de 3 kpc. Voir le texte pour les détails. Crédit :Zhong et al.
Au cours de la dernière décennie, un certain nombre d'études d'astrophysique ont détecté un excès de rayonnement gamma au centre de notre galaxie. Malgré les nombreuses tentatives pour comprendre ce surplus inattendu de rayonnement, maintenant connu sous le nom d'excès du centre galactique (GCE), sa source et les raisons de son existence restent inconnues.
Initialement, les astronomes ont émis l'hypothèse que le GCE était associé à l'annihilation de la matière noire. Des preuves plus récentes, cependant, suggère que cet excès de rayons gamma pourrait être produit par une population de sources ponctuelles (c. sources d'énergie), dont certains ont peut-être déjà été observés dans le passé.
Chercheurs de l'Université de Chicago, le Fermi National Accelerator Laboratory et l'Université d'Oakland ont récemment mené une étude visant à approfondir cette possibilité en comparant les théories et observations passées avec des éléments d'un catalogue de sources ponctuelles compilé par la collaboration Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT). Les résultats de leurs analyses, publié dans un article publié le Lettres d'examen physique , placent de nouvelles contraintes sur la capacité de toutes les sources ponctuelles précédemment détectées à étayer l'émission régulière de rayons gamma du GCE.
"Avec beaucoup de nos collègues, nous avons été intéressés et intrigués par l'excès du centre galactique (GCE) depuis sa découverte il y a près de 10 ans, " Yi-Ming Zhong, Samuel Mc Dermott, Ilias Cholis et Patrick Fox, les quatre chercheurs qui ont mené l'étude, a dit à Phys.org par e-mail. "Cet excès d'émission de rayons gamma vers le centre de la Voie lactée peut être un signal d'annihilation de la matière noire ou provenir de mécanismes astrophysiques plus conventionnels. Par exemple, une explication astrophysique importante pour le GCE est que nous observons l'émission collective des restes d'étoiles massives que Fermi, avec suffisamment de sensibilité, observeraient comme des sources ponctuelles de rayons gamma."
L'étude menée par les chercheurs s'appuie sur certains de leurs travaux antérieurs sur les fondements physiques de la GCE. La principale motivation derrière leur article était que la collaboration Fermi a récemment mis à jour son catalogue de sources ponctuelles (4FGL), qui est essentiellement une liste de toutes les régions ou corps émettant de la lumière dans le ciel et les mesures associées à chacune d'entre elles.
Les chercheurs avaient précédemment testé l'hypothèse selon laquelle le GCE provenait de sources ponctuelles en analysant la base de données de sources ponctuelles de la collaboration Fermi. Une fois la version mise à jour publiée, ils ont entrepris de répéter leurs analyses sur les données nouvellement collectées.
"Nous, et d'autres, ont appliqué la technique d'analyse de données de décomposition en ondelettes aux données FERMI dans le passé, se concentrant généralement sur des informations à grande échelle angulaire (grands objets dans le ciel), " expliquent les chercheurs. " Cette fois, nous voulions l'appliquer à de petits objets avec le nouveau catalogue en main. "
Notre meilleur ajustement GCE avec masque 2FGL (courbe en pointillé bleu) ou masque 4FGL (courbe solide orange), par rapport aux spectres empilés des sources 4FGL de notre recherche par filtre apparié avec S> 4, qui sont éventuellement membres d'un CSP (courbe pointillée verte). Crédit :Zhong et al.
Comprendre quels phénomènes se déroulent au centre de la Voie lactée est une tâche ardue et complexe, autant de processus se déroulent en même temps, y compris la formation d'étoiles, supernovae qui s'éteignent, et la dynamique des trous noirs centraux. Tous ces phénomènes concurrents rendent particulièrement difficile la détermination des structures sous-jacentes de notre galaxie via l'analyse des mesures de rayons gamma.
La décomposition en ondelettes est une technique qui permet de séparer diverses contributions cosmologiques en fonction de la quantité d'espace qu'elles occupent dans le ciel. Bien qu'il s'est souvent avéré être un outil très efficace pour analyser une variété d'images prises par des télescopes, jusque là, très peu d'équipes de recherche l'ont appliqué à l'analyse des données gamma. Dans leur étude, Zhong, McDermott, Cholis et Fox ont revisité une analyse menée par trois chercheurs de l'Université d'Amsterdam, qui a utilisé la décomposition en ondelettes pour séparer de petits objets dans le ciel (c'est-à-dire, sources ponctuelles) à partir d'autres phénomènes cosmologiques.
"On en sait plus sur les sources ponctuelles en direction du centre galactique, à la fois où ils sont et ce qu'ils sont, " les chercheurs ont dit. " En fait, l'emplacement de bon nombre des sources ponctuelles nouvellement mesurées dans le catalogue FERMI a été découvert pour la première fois par Bartels et al en utilisant des techniques d'ondelettes. L'histoire s'est répétée en ce sens que nous avons également trouvé quelques nouveaux points lumineux dans le ciel qui ne figurent pas actuellement dans d'autres catalogues."
Précédemment, les chercheurs ont suggéré que certaines sources ponctuelles nouvellement repérées pourraient offrir une explication pour la GCE. Au fur et à mesure que de plus amples informations sont recueillies sur ces sources ponctuelles, tels que leurs spectres et s'ils sont situés à proximité d'objets astrophysiques connus, cette hypothèse peut être testée davantage en comparant ces données avec les observations du GCE.
Les nouvelles analyses réalisées par Zhong, McDermott, Cholis et Fox montrent qu'aucune des sources ponctuelles incluses dans le catalogue 4FGL mis à jour de la collaboration Fermi ne peut expliquer le GCE. De plus, ils suggèrent que si le GCE était en fait constitué de sources ponctuelles faibles, ceux-ci devraient être une nouvelle classe d'objets cosmologiques et il faudrait qu'il y en ait plusieurs.
"Nous avons essayé de déterminer le champ des possibles de la fonction de luminosité pour les sources ponctuelles faibles, ", ont déclaré les chercheurs. "La plage de paramètres qui conviendraient toujours aux données est assez extrême et n'est pas quelque chose à laquelle on aurait pu s'attendre depuis le début. Ainsi, il nous semble peu probable que le GCE provienne de sources diffuses et si c'est le cas, cela proviendrait d'un nouveau type de source astrophysique."
Le nouveau papier de Zhong, McDermott, Cholis et Fox présentent de nouveaux résultats précieux qui limitent quelque peu la possibilité de sources ponctuelles sous-tendant le GCE, comme suggéré par un certain nombre d'études antérieures. Ces découvertes pourraient servir de base à de futures recherches sur la nature des rayons gamma en excès au centre de la Voie lactée.
"Nous avons quelques idées intéressantes sur la façon d'utiliser les ondelettes pour aider à supprimer certains des arrière-plans les plus ennuyeux, ", ont déclaré les chercheurs. "Il y a une discussion scientifique saine sur le terrain en ce moment et sur la base des commentaires que nous avons reçus, nous continuons à affiner notre analyse des sources ponctuelles."
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