Астрономы обнаружили гигантские пузыри, расширяющиеся над и под галактической плоскостью

Новый обзор неба в рентгеновских лучах выявил ранее скрытую структуру в галактике Млечный Путь. Были обнаружены гигантские пузыри рентгеновского излучения, простирающиеся на огромные расстояния выше и ниже плоскости Галактики.

Они настолько огромны, что поглощают уже известные пузыри Ферми гамма-излучения, но, по мнению группы астрофизиков во главе с Питером Пределем из Института внеземной физики Макса Планка в Германии, вполне вероятно, что эти два явления каким-то образом связаны.

Ореол Млечного Пути над и под галактической плоскостью — отличное место для поиска свидетельств прошлого влияния центра Галактики. По сравнению с диском Млечного Пути, он относительно пуст от материала, поэтому любая энергетическая активность из центра галактики может быть обнаружена как структуры толчков и выбросов в межзвездной среде.

Вот как астрономы интерпретируют пузыри Ферми. Обнаруженные гамма-телескопом Ферми в 2010 году, эти структуры заполнены горячим газом и магнитными полями, которые испускают гамма-излучение, расширяющееся из центра галактики. Они простираются на девять килопарсеков (29 354 световых года) во всех направлениях, а их общий размер составляет 18 килопарсеков.

Считается, что эти пузыри свидетельствуют о прошлой активности в этом регионе, хотя мы до сих пор не знаем, что это за активность.

Варианты включают активность звездообразования, когда рождается огромное количество звезд, или вспышку в настоящее время неподвижной сверхмассивной черной дыры в центре Галактики, когда она была немного более активной.

Новое открытие может предоставить контекст, который поможет ученым интерпретировать тайну пузырей Ферми.

Результаты получены с помощью рентгеновского телескопа eROSITA на борту космической обсерватории Спектр-РГ. Она была запущена в июле 2019 года и предназначена для проведения самого глубокого обзора всего неба в рентгеновских лучах. И, благодаря своей невероятной чувствительности, позволяет отображать структуры, которые ни один другой инструмент не может различить.

Эти огромные структуры простираются на 14 килопарсек (45 661 световой год) в обе стороны от центра Галактики. При таком размере они полностью поглощают пузыри Ферми. Но — хотя мы до сих пор не знаем точную причину появления пузырей — Предель и его команда считают, что они возникли в результате одного и того же события.

Особый интерес в наблюдениях вызвали структуры, полученные с помощью ROSAT, предшественника eROSITA. Хотя более низкое разрешение и чувствительность ROSAT означало, что эти структуры были видны только частично, связи с пузырями Ферми уже были установлены.

«Пузыри Ферми и крупномасштабное рентгеновское излучение, обнаруженное eROSITA, демонстрируют поразительное морфологическое сходство», — написали исследователи в своей статье.

«Поэтому мы предполагаем, что пузыри Ферми и структура обнаруженная eROSITA физически связаны, и называем последнюю «пузырями eROSITA». Наше открытие подтверждает ранее предполагаемое общее происхождение этих двух объектов».

Несмотря на то, что они могут быть связаны между собой, между пузырьками Ферми и пузырьками eROSITA есть некоторые важные различия. Во-первых, пузырьки Ферми имеют эллиптическую форму; пузыри eROSITA кажутся почти сферическими.

Во-вторых, пузыри eROSITA намного больше, по размеру сопоставимы с галактическим диском, говорят исследователи.

Они также наблюдают две заметные структуры в пузырях eROSITA. Есть внешняя граница пузырей eROSITA, яркая в рентгеновских лучах, что указывает на то, что газ на границе горячее, чем газ внутри. Это согласуется с фронтом ударной волны, распространяющейся через галактическое гало, связанной с началом энергетического события, вызвавшего пузыри.

Другая структура является границей между пузырьками eROSITA и пузырьками Ферми внутри них. Ученые интерпретируют это как контактный разрыв — границу, которая отделяет нагретую ударом межзвездную среду за пределами пузырьков Ферми от ударного истечения внутри них.

То, что они были созданы одним и тем же событием, может помочь наложить ограничения на то, что произвело пузыри Ферми, поскольку для возникновения пузырей eROSITA потребуется значительно больше энергии. Активность звездообразования могла бы, например, раздувать пузыри eROSITA, но пузыри находятся на пределе активности звездообразования.

С другой стороны, они комфортно находятся в диапазоне энергий галактического ядра — галактической сверхмассивной черной дыры, которая активно аккрецирует материал, производя мощные обратные потоки в виде струй и ветров. И активность сверхновых, связанная с образованием звезд, также может производить достаточно энергии.

В любом случае новое открытие дает нам новую интересную информацию. Например, считается, что галактики растут за счет повторной конденсации остывающей плазмы, которая нагрелась во время коллапса гало темной материи. Пузыри eROSITA — прямое доказательство того, что эту плазму можно повторно нагреть.

Более подробное и пристальное изучение гигантских структур — не только в рентгеновских лучах, но и с помощью других инструментов — может помочь нам найти ответы на эти нерешенные вопросы.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источники: Фото: (J. Sanders, H. Brunner and the eSASS team/MPE; E. Churazov, M. Gilfanov/IKI)