Tajanstveni signali iz središta galaksije mogli bi otkriti skrivene pulsare

Misteriozni višak gama zračenja iz središta galaksije mogao bi upućivati na skrivene pulsare koje do sada nismo mogli detektirati.

---

Tijekom posljednjih nekoliko desetljeća, astronomi su otkrili neobičan višak visokoenergetskih fotona u središtu naše galaksije. Riječ je o zračenju točno određene energije — 511 kiloelektronvolti (keV) — koje pripada gama području elektromagnetskog spektra. Ti su fotoni povezani s rijetkim i ekstremnim procesom: uništenjem elektrona i njegovog antimaterijskog pandana, pozitrona.

No pravo pitanje glasi: odakle dolaze?

Unatoč brojnim teorijama — od raspada tamne tvari do eksplozija u binarnim zvjezdanim sustavima — nitko do sada nije ponudio objašnjenje koje u potpunosti odgovara opaženoj količini tog zračenja. Nova studija astrofizičara Zacharyja Metzlera i Zorawara Wadiasingha s NASA-inog Goddard centra i Sveučilišta u Marylandu donosi intrigantnu hipotezu: izvor 511 keV fotona mogli bi biti milisekundni pulsari u binarnim sustavima, posebno oni koje dosadašnje metode nisu bile u stanju otkriti.

Kako skrivene pulsare odati može uništenje čestica

Fotoni energije 511 keV nastaju kada se sudare elektron i pozitron — dva suprotno nabijena elementarna čestica. Taj se proces zove anihilacija i pretvara njihovu masu izravno u energiju u obliku gama fotona.

Problem je u tome što trenutačno ne poznajemo nijedan izvor u galaktičkom središtu koji bi mogao proizvoditi toliku količinu tih fotona. Znanstvenici stoga traže alternativna objašnjenja, a jedan od najperspektivnijih tragova vodi prema milisekundnim pulsarima — izuzetno brzo rotirajućim neutronskim zvijezdama koje se okreću i do nekoliko stotina puta u sekundi.

Ako se takvi pulsari nalaze u binarnom sustavu s drugom zvijezdom, njihova interakcija može uzrokovati pojavu elektrona i pozitrona, čije međusobno uništenje oslobađa upravo ono zračenje koje detektiramo. Ključno je to što se ti pulsari ne moraju nužno okretati tako da njihova radijacija dolazi prema Zemlji — pa su za nas nevidljivi, odnosno skriveni. No njihovi sekundarni učinci, poput anihilacije čestica u atmosferi njihove pratnje, mogu se ipak detektirati.

Novi tragovi vode prema neistraženim svjetovima

Autori su simulirali različite konfiguracije milisekundnih pulsara u binarnim sustavima i otkrili tri posebno zanimljiva scenarija.

Prvi se odnosi na mogućnost postojanja egzoplaneta unutar tih sustava. Naime, ako u sustavu postoji i planeta, njegova gravitacija može utjecati na orbitalnu dinamiku zvijezda. Te se promjene mogu očitovati kao pomaci u 511 keV signalu, koji može oscilirati ovisno o položaju komponenti sustava.

Drugi scenarij uključuje ultrakompaktne binarne sustave, u kojima su pulsar i njegova prateća zvijezda izuzetno blizu. Takvi se sustavi često izbjegavaju u analizama jer standardni algoritmi ne prepoznaju interakcije koje se u njima događaju. No upravo u takvim sustavima pulsarova radijacija češće zahvaća atmosferu druge zvijezde, što može proizvesti znatno jače anihilacijsko zračenje.

Treća mogućnost je otkrivanje pulsara čije zrake nikad ne dolaze do Zemlje, što znači da bi bez indirektnog traganja — poput detekcije 511 keV fotona — ostali potpuno nezabilježeni. No budući da njihova radijacija ipak stupa u interakciju s okolinom (npr. atmosferom druge zvijezde), možemo ih otkriti putem nuspojava — pa tako i otkriti dosad nepoznate objekte u našoj galaksiji.

Novi instrumenti mogli bi potvrditi teoriju

Iako se sve ovo još uvijek temelji na teorijskim modelima, sljedeća generacija instrumenata uskoro bi mogla testirati hipotezu. Među njima se ističe Comptonov spektrometar i imager (COSI), planiran za lansiranje 2027. godine. S poboljšanim detekcijskim mogućnostima, znanstvenici će moći preciznije mapirati izvore 511 keV fotona i možda napokon povezati te misteriozne signale s konkretnim objektima — uključujući skrivene pulsare koji su do sada uspijevali izbjeći svaki pogled.