[ad_1]
В 2020 году рентгеновский телескоп eRosita сделал снимки двух огромных пузырей, простирающихся далеко над и под центром нашей галактики.
С тех пор астрономы спорят об их происхождении.
Новое исследование предполагает, что пузыри являются результатом мощного выброса сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, также показывает, что струя начала извергать материал около 2,6 миллиона лет назад и продолжалась около 100 000 лет.
Результаты команды показывают, что пузыри Ферми, обнаруженные в 2010 году, и микроволновая дымка — туман из заряженных частиц примерно в центре галактики — были сформированы одним и тем же потоком энергии сверхмассивной черной дыры.
Исследование проводилось Национальным университетом Цин Хуа в сотрудничестве с UM и Университетом Висконсина.
«Наши результаты важны в том смысле, что нам нужно понять, как черные дыры взаимодействуют с галактиками, внутри которых они находятся, потому что это взаимодействие позволяет этим черным дырам расти контролируемым образом, а не бесконтрольно», — сказал астроном UM Матеуш Рушковски. , соавтор исследования.
«Если вы верите в модель этих пузырей Ферми или eRosita, которые управляются сверхмассивными черными дырами, вы можете начать отвечать на эти глубокие вопросы».
Есть две конкурирующие модели, которые объясняют эти пузыри, называемые пузырями Ферми и eRosita в честь телескопов, которые их назвали, говорит Рушковски.
Первый предполагает, что истечение вызвано ядерным звездообразованием, при котором звезда взрывается сверхновой и выбрасывает вещество.
Вторая модель, которую подтверждают выводы команды, предполагает, что эти оттоки вызваны энергией, выбрасываемой из сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики.
Эти истечения из черных дыр происходят, когда материал движется к черной дыре, но никогда не пересекает горизонт событий черной дыры или математическую поверхность, ниже которой ничто не может ускользнуть.
Поскольку часть этого материала выбрасывается обратно в космос, черные дыры не растут бесконтрольно. Но энергия, выбрасываемая черной дырой, смещает материал вблизи черной дыры, создавая эти большие пузыри.
Сами структуры имеют высоту 11 килопарсек. Один парсек равен 3,26 светового года, что примерно в три раза превышает расстояние, которое свет проходит за год. Таким образом, структуры имеют высоту почти 36 000 световых лет.
Для сравнения, галактика Млечный Путь имеет диаметр 30 килопарсек, а наша Солнечная система находится примерно в 8 килопарсеках от центра галактики.
По словам исследователей, пузыри eRosita примерно в два раза больше пузырей Ферми и расширяются волной энергии или ударной волной, выталкиваемой пузырьками Ферми.
Астрономы заинтересованы в наблюдении за этими пузырями eRosita, в частности, потому, что они происходят на нашем собственном галактическом заднем дворе, в отличие от объектов в другой галактике или на крайнем космологическом расстоянии.
По словам Рушковски, наша близость к оттокам означает, что астрономы могут собирать огромное количество данных. Эти данные могут сказать астрономам количество энергии в струе черной дыры, как долго эта энергия вводилась и из какого материала состоят пузыри.
«Мы не только можем исключить модель вспышки звездообразования, но также можем точно настроить параметры, необходимые для создания тех же изображений или чего-то очень похожего на то, что в небе, в рамках этой модели сверхмассивной черной дыры», — сказал Рушковски.
«Мы можем лучше ограничить некоторые вещи, например, сколько энергии было закачано, что находится внутри этих пузырей и как долго энергия вводилась для создания этих пузырей».
Что у них внутри? Космические лучи, форма высокоэнергетического излучения. Пузырьки eRosita охватывают пузыри Ферми, содержимое которых неизвестно.
Но модели исследователей могут предсказать количество космических лучей внутри каждой из структур.
Энергетическая инъекция черной дыры надувала пузыри, а сама энергия была в виде кинетической, тепловой и космической энергии лучей. Из этих форм энергии миссия Ферми смогла обнаружить только сигнал гамма-излучения космических лучей.
Карен Янг, ведущий автор исследования и доцент Национального университета Цинхуа на Тайване, начала работать над ранней версией кода, использованного при моделировании в этой статье, в качестве постдокторанта в UM вместе с Рушковски.
Чтобы прийти к своим выводам, исследователи провели численное моделирование выделения энергии с учетом гидродинамики, гравитации и космических лучей.
«Наша симуляция уникальна тем, что учитывает взаимодействие между космическими лучами и газом внутри Млечного Пути. Космические лучи, инжектированные струями черной дыры, расширяются и образуют пузыри Ферми, которые светятся в гамма-лучах», — сказал Ян.
«Тот же самый взрыв отталкивает газ от галактического центра и образует ударную волну, которая наблюдается как пузыри eRosita.
Новое наблюдение пузырей eRosita позволило нам более точно ограничить продолжительность активности черной дыры и лучше понять прошлую историю нашей собственной галактики».
По словам соавтора исследования, модель исследователей исключает теорию ядерных звездообразований, поскольку типичная продолжительность ядерных звездообразований и, следовательно, период времени, в течение которого звездообразование выделяет энергию, формирующую пузыри, составляет около 10 миллионов лет. Эллен Цвайбель, профессор астрономии и физики Висконсинского университета.
«С другой стороны, наша модель активной черной дыры точно предсказывает относительные размеры рентгеновских пузырей eRosita и пузырей гамма-излучения Ферми при условии, что время инжекции энергии составляет около одного процента от этого, или одну десятую миллиона лет. — сказал Цвейбель.
«Введение энергии в течение 10 миллионов лет привело бы к образованию пузырей совершенно другого вида. Это возможность сравнить пузырьки рентгеновского и гамма-излучения, что дает ключевую ранее отсутствующую деталь».
Исследователи использовали данные миссии eRosita, космического гамма-телескопа Ферми НАСА, обсерватории Планка и микроволнового зонда анизотропии Уилкинсона.
[ad_2]
Source