Раскрыто происхождение пузырей Ферми в центре галактики

Пара гигантских гамма-рентгеновских пузырей в центре галактики Млечный путь была обнаружена космическим телескопом Ферми 10 лет назад. Но как возникли эти «пузыри Ферми» было загадкой.

Недавно исследователи Шанхайской астрономической обсерватории (SHAO) Академии наук Китая представили новую модель, которая впервые одновременно объясняет происхождение как пузырей Ферми, так и биконической структуры галактического центра, обнаруженной в 2003 году.

Согласно этой модели, две структуры являются одним и тем же явлением и были образовались из-за ударной волны, вызванной парой джетов Стрельца A* (Sgr A*) (сверхмассивной черной дыры, скрывающейся в центре галактики) около 5 миллионов много лет назад. Исследование было опубликовано в Astrophysical Journal.

Пузыри Ферми - это две колоссальные капли, заполненные очень горячим газом, космическими лучами и магнитными полями. Хотя их нельзя увидеть невооруженным глазом, они очень яркие в рассеянном гамма-излучении. В гамма-лучах у пузырьков Ферми есть очень острые края, и края хорошо совпадают со структурой рентгеновского излучения - биконической структурой галактического центра.

Видя очень похожие края пузырьков Ферми и биконическую рентгеновскую структуру галактического центра, исследователи SHAO поняли, что у этих структур может быть одинаковое происхождение. Кроме того, биконическую структуру рентгеновских лучей можно объяснить сжатой тонкой оболочкой горячего термального газа, вызванной прошлым выбросом энергии из центра галактики.

В предыдущих теоретических моделях и компьютерном моделировании пузырей Ферми были предложены два основных конкурирующих источника энергии, а именно: звездообразование в центре галактики и Sgr A*. Но в обеих моделях пузыри Ферми объясняются как выталкивающие пузырьки и не могут объяснить пузыри Ферми и биконическую рентгеновскую структуру галактического центра одновременно.

Теоретическая модель в этом исследовании, предложенная Го Фулая и Чжан Жуйю из SHAO, использовала компьютерное моделирование и продемонстрировала, что пузырьки Ферми и биконическая рентгеновская структура галактического центра - это одно и то же явление.

В этой модели край пузырей Ферми представляет собой ударную волну, вызванную парой джетов, исходящих от Sgr A* около 5 миллионов лет назад. Возраст пузырьков, выведенный в исследовании, также согласуется с возрастом, полученным из недавних ультрафиолетовых наблюдений некоторых высокоскоростных линий облаков в направлении области пузырей.

Новая модель указывает на то, что энергия в пузырях Ферми близка к той, которая выделяется примерно от 20 000 сверхновых. Общее количество вещества, поглощенное Sgr A* во время этого события, составляет около 100 солнечных масс.

«Еще одна очень интересная вещь, которую мы обнаружили в нашем исследовании, состоит в том, что, если пузыри и биконическая рентгеновская структура имеют одинаковое происхождение, маловероятно, что они будут образовываться в результате образования звезд или ветров черных дыр», - сказал Го. Вблизи центра галактики у биконической рентгеновской структуры очень узкое основание, в то время как ударная волна, вызванная образованием звезд или ветрами черных дыр, может легко распространяться на большие расстояния с намного более широким основанием, чем наблюдаемое.

Сверхмассивная черная дыра в нашей Галактике в последние годы очень спокойная без каких-либо свидетельств текущей активности джетов, но «наше исследование предполагает, что пара мощных джетов, возникших из нее около 5 миллионов лет назад, просуществовали около миллиона лет и создали гигантские пузыри Ферми, которые всё ещё видны сегодня», - добавил Го.