Raggi gamma dalle Millisecond Pulsar e l'eccesso del Centro Galattico

A long-standing and compelling excess originating from the Galactic Center (GC) is observed in gamma-rays by the Fermi Large Area Telescope (Fermi–LAT). It has been suggested that the Galactic Center Gamma-Ray Excess (GCE) could be produced by a large number of centrally-located millisecond pulsars (MSPs). The fact that no such pulsar population has been detected implies that these sources must be very faint and very numerous. In this study, we use the contents of Fermi’s recently released Third Pulsar Catalog (3PC) to measure the luminosity function of the millisecond pulsars in the Milky Way’s Field. Starting from the Spectral Energy Distributions (SEDs) of 117 millisecond pulsars included in the catalog, for each source we calculate the gamma-ray energy flux, which, along with the distances available in the ATNF pulsar catalog, leads us to derive the gamma-ray luminosity for this field MSPs population. We find that this source population exhibits a luminosity function (LF) with a mean gamma-ray luminosity of ⟨Lγ⟩ ∼ 6×10^33 erg/s (integrated above 0.1 GeV). This LF is consistent with other LFs in the literature, namely with the LF for MSPs located in Globular Clusters (GlCs). If the GCE was generated by millisecond pulsars with the same luminosity function, we find that ∼ 60 such sources from the Inner Galaxy population should have already been detected by Fermi and included in the 3PC. Given the lack of such observed sources, we exclude the hypothesis that the GCE is generated by pulsars with the same luminosity function as those in the Galactic Disk, with the caveat that this result is an overestimation since our number of resloved sources is based on a simplification of the Fermi-LAT sensitivity model.

Un eccesso di raggi gamma proveniente dal Centro Galattico è stato osservato dal Fermi Large Area Telescope (Fermi–LAT). È stato suggerito che l'eccesso di raggi gamma del centro galattico (GCE) potrebbe essere prodotto da un gran numero di pulsar millisecondo (MSP) posizionate nei pressi del centro galattico. Il fatto che non sia stata rilevata alcuna popolazione di pulsar implica che queste sorgenti debbano essere molto deboli e molto numerose. In questo studio, utilizziamo il Third Pulsar Catalog (3PC) recentemente pubblicato da Fermi per misurare la funzione di luminosità delle pulsar millisecondo nel campo della Via Lattea. Partendo dalle distribuzioni spettrali in energia (SED) di 117 pulsar millisecondo incluse nel catalogo, per ciascuna sorgente calcoliamo il flusso in energia che, insieme alle distanze disponibili nel catalogo di pulsar ATNF, ci porta a ricavare la luminosità dei raggi gamma per questa popolazione di MSP di campo. Troviamo che questa popolazione sorgente ha una funzione di luminosità con una luminosità media nei raggi gamma di ⟨Lγ⟩ ∼ 6×10^33 erg/s (integrata sopra 0,1 GeV). Questa funzione di luminosità è coerente con altre funzioni di luminosità in letteratura, in particolare con la funzione di luminosità di pulsar millisecondo situate negli ammassi globulari. Se il GCE fosse generato da pulsar millisecondo con la stessa funzione di luminosità, troviamo che circa 60 sorgenti di questo tipo situate nella Galassia Interna dovrebbero essere già state rilevate da Fermi e incluse nel 3PC. Data la mancanza di tali sorgenti osservate, escludiamo l’ipotesi che il GCE sia generato da pulsar con la stessa funzione di luminosità di quelle del Disco Galattico, precisando tuttavia che questo risultato è una sovrastima poiché il nostro numero di sorgenti risolte si basa su una semplificazione del modello di sensibilità di Fermi-LAT.