Астрономы, возможно, разгадали тайну пузырей, возвышающихся над Млечным Путем
Когда космический гамма-телескоп Ферми вышел на низкую околоземную орбиту в 2008 году, он открыл нам глаза на совершенно новую Вселенную с высокоэнергетическим излучением.
Одним из наиболее любопытных открытий стал телескоп Ферми. Пузыри: гигантские симметричные сгустки, простирающиеся выше и ниже галактической плоскости, на расстоянии 25 000 световых лет с каждой стороны от центра Млечного Пути, светящиеся в гамма-излучении — диапазоне длин волн с самой высокой энергией в электромагнитном спектре.
Затем, в 2020 году, рентгеновский телескоп eROSITA обнаружил еще один сюрприз: еще более крупные пузыри, простирающиеся более чем на 45 000 световых лет по обе стороны от галактической плоскости, на этот раз излучающие менее энергичные рентгеновские лучи.
С тех пор ученые пришли к выводу, что оба набора пузырей, вероятно, являются результатом какого-то выброса или выбросов из галактического центра и сверхмассивной черной дыры в нем. Однако механизм, вызывающий гамма- и рентгеновское излучение, было немного сложнее определить.
Теперь, используя моделирование, физик Ютака Фудзита из Токийского столичного университета в Японии нашел единственное объяснение. это объясняет оба набора пузырей одним махом.
Он обнаружил, что рентгеновское излучение является продуктом мощного, быстро движущегося ветра, который врезается в разреженный газ, заполняющий межзвездное пространство, производя ударная волна, которая отражается через плазму, вызывая в ней это энергетическое свечение.
Сверхмассивная черная дыра, которая питает сердце Млечного Пути, — Стрелец A* — довольно тихая, если сравнивать с черными дырами. Его пищевая активность минимальна; он классифицируется как «спокойный». Однако так было не всегда. А активная черная дыра может оказывать всевозможное влияние на пространство вокруг себя.
Когда материал падает на черную дыру, он нагревается и излучает свет. Часть материала направляется вдоль силовых линий магнитного поля за пределами черной дыры, которые действуют как синхротрон для ускорения частиц до околосветовой скорости. Они запускаются в виде мощных струй ионизированной плазмы с полюсов черной дыры, выбрасываясь в космос на миллионы световых лет.
Кроме того, существуют космические ветры: потоки заряженных частиц, которые взбиваются материей, вращающейся вокруг черной дыры, которая затем вырывается в космос.
Хотя сейчас Стрелец А* может быть спокоен, так было не всегда. Достаточно внимательно присмотреться, и в пространстве вокруг галактической плоскости можно обнаружить следы прошлой активности, такие как пузыри Ферми. Изучая эти реликвии, мы можем понять, когда и как происходила эта активность.
Набег Фуджиты на пузыри Ферми основан на данных ныне вышедшего на пенсию рентгеновского спутника Suzaku, которым совместно управляют НАСА и японцы. Космическое агентство (ДЖАКСА). Он провел наблюдения Сузаку за рентгеновскими структурами, связанными с пузырями, и выполнил численное моделирование, чтобы попытаться воспроизвести их на основе процессов питания черных дыр.
«Мы показываем, что комбинация профилей плотности, температуры и ударного возраста рентгеновского газа может быть использована для различения энергии- механизмов инжекции», — пишет он в своей статье.
«Сравнивая результаты численного моделирования с наблюдениями, мы указываем, что пузыри были созданы быстрым ветром из галактического центра, поскольку он генерирует сильный обратный удар и воспроизводит наблюдаемый там температурный пик.»
Наиболее вероятным сценарием, как он обнаружил, является ветер черной дыры, дующий со скоростью 1000 километров в секунду (621 миля) от прошлого события кормления, которое было измерено в течение 10 миллионов лет и закончился сравнительно недавно. Когда ветер распространяется наружу, заряженные частицы сталкиваются с межзвездной средой, создавая ударную волну, которая отскакивает обратно в пузырь. Эти обратные ударные волны нагревают материал внутри пузырьков, заставляя его светиться.
Численное моделирование, разработанное Фудзитой, точно воспроизвело температурный профиль рентгеновской структуры.
Он также исследовал возможность одиночного взрывного извержения из галактического центра и не смог воспроизвести пузыри Ферми. Это говорит о том, что медленный, устойчивый ветер из галактического центра был наиболее вероятным прародителем таинственных структур. А силу ветра можно отнести только к Стрельцу А*, а не к звездообразованию — еще одному явлению, порождающему космические ветры.
«Таким образом, — пишет он в своей статье, — ветер может быть тем же поскольку активные выбросы галактических ядер часто наблюдаются в других галактиках и, как считается, регулируют рост галактик и их центральных черных дыр».
Статья была опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
