W centrum naszej galaktyki wykryto nadmiar szczególnych fotonów o energii 511 keV, których źródło pozostaje niewyjaśnione. Te fotony powstają w niezwykłym procesie – podczas anihilacji elektronu z jego antycząstką, pozytonem. Choć zjawisko to znane jest fizykom od dawna, to nie potrafimy wskazać żadnego obiektu astrofizycznego, który produkowałby ich aż tyle. Nowa teoria sugeruje, że winowajcami mogą być układy podwójne z milisekundowymi pulsarami (MSP).

Milisekundowe pulsary to wyjątkowe gwiazdy neutronowe, które obracają się kilkaset razy na sekundę. Gdy taka gwiazda znajduje się w układzie z inną gwiazdą, powstaje środowisko, w którym strumień promieniowania pulsara może uderzać w atmosferę towarzysza. Właśnie tam może dochodzić do anihilacji pozytonów i elektronów, skutkującej emisją charakterystycznych fotonów 511 keV.

Zachary Metzler i Zorawar Wadiasingh z Uniwersytetu Maryland i NASA zaproponowali model teoretyczny, który pokazuje, że tego rodzaju układy mogą być głównym źródłem nadmiarowej emisji gamma w centrum Drogi Mlecznej. Co więcej, sugerują, że analizując zmienność tej emisji, można wykrywać nie tylko same pulsary, ale i egzoplanety, które mogą towarzyszyć tym systemom.

Badacze zwracają również uwagę na tzw. układy ultrakompaktowe, czyli takie, w których pulsar znajduje się wyjątkowo blisko swojego towarzysza. Zazwyczaj są one pomijane w standardowych przeglądach nieba, ponieważ ich sygnały są trudne do wyodrębnienia. Jednak właśnie one mogą być najbardziej wydajnymi „fabrykami” fotonów anihilacyjnych, generując silne sygnały, które nowoczesne teleskopy gamma mogą zarejestrować.

Dodatkowym atutem tej metody jest możliwość identyfikacji pulsarów, których wiązka promieniowania nie trafia w Ziemię. Choć zwykle wykrywamy pulsary właśnie dzięki takiej wiązce, emisja fotonów 511 keV nie jest kierunkowa – co oznacza, że może dotrzeć do nas nawet wtedy, gdy główny sygnał pulsara nas omija.

Na razie wszystko opiera się na symulacjach, ale już wkrótce teoria zostanie poddana testom. W 2027 roku planowane jest wyniesienie satelity COSI (Compton Spectrometer and Imager), który będzie zdolny do precyzyjnych pomiarów promieniowania gamma. To może pomóc rozwikłać zagadkę tajemniczych fotonów i przy okazji odkryć zupełnie nowe układy gwiezdne ukryte wśród gwiazd naszej galaktyki.