Пару велетенських бульбашок з гамма-променів, що містяться в центрі галактики Молочний Шлях, астрономи виявили за допомогою космічного гамма-телескопа Фермі 10 років тому. Але як виникли ці так звані «бульбашки Фермі» досі було загадкою. Нове дослідження, результати якого оприлюднив The Astrophysical Journal, розкриває цю таємницю.

Однак нещодавно дослідники Шанхайської астрономічної обсерваторії (Shanghai Astronomical Observatory, SHAO) Китайської академії наук запропонували нову модель, що вперше пояснює як походження бульбашок Фермі, так і біконічної рентгенівської структури в центрі Галактики, виявленої в 2003 році.

Згідно з цією моделлю, дві структури, по суті, є одним і тим же явищем і були спричинені ударною хвилею, яка виникла внаслідок руху близько п’яти мільйонів років тому двох струменів (джетів) від об’єкта Стрілець A* (Sgr A *) — надмасивної чорної діри, що лежить в центрі Галактики.

Бульбашки Фермі — це дві величезні краплі, наповнені дуже гарячим газом, космічними променями та магнітними полями. Хоча їх не можна побачити неозброєним оком, вони дуже яскраві в розсіяному гамма-випромінюванні. У гамма-променях бульбашки Фермі мають дуже чіткі краї, які добре збігаються з біконічною структурою рентгенівського випромінювання, що міститься в центрі Молочного Шляху.

«Бульбашки Фермі» — велетенські утворення з гамма-випромінювання, виявлені в нашій галактиці за допомогою космічного гамма-телескопа Фермі. Фото з сайту NASA.

Побачивши дуже схожі краї бульбашок Фермі та біконічної рентгенівської структури, дослідники SHAO зрозуміли, що ці структури можуть мати одне й те ж походження. Крім того, біконічну рентгенівську структуру можна пояснити, якщо припустити існування стиснутої тонкої оболонки гарячого газу, що виникла в минулому внаслідок викиду енергії з центра Галактики.

У попередніх теоретичних моделях та комп’ютерному моделюванні бульбашок Фермі запропоновано два основних альтернативних джерела енергії: процес утворення зір у галактичному центрі та Sgr A*. Однак в цих моделях появу бульбашок Фермі пояснюють механізмом їх виштовхування, натомість ударна хвиля завжди розташована набагато далі від краю цих бульбашок. Іншими словами, запропоновані раніше моделі не могли одночасно пояснити бульбашки Фермі та біконічну рентгенівську структуру в центрі Галактики.

Теоретична модель, запропонована Го Фулай (Guo Fulai) та його аспірантом Чжан Жуйю (Zhang Ruiyu) із SHAO, спирається на комп’ютерні симуляції, які дали змогу вперше показати, що бульбашки Фермі та біконічна рентгенівська структура галактичного центру — це одне й те саме явище.

У цій моделі край бульбашок Фермі — це ударна хвиля, спричинена двома струменями, що близько п’яти мільйонів років тому виникли біля Sgr A*. «Одна важлива річ у цій моделі полягає в тому, що енергію та вік бульбашок Фермі можна досить добре перевірити рентгенівськими спостереженнями», — сказав головний автор Го Фулай. Вік бульбашок, з’ясований в цьому дослідженні, також узгоджується з результатами останніх ультрафіолетових спостережень за деякими хмарами, що лежать в ділянках бульбашок і рухаються з великою швидкістю.

Нова модель вказує на те, що енергія, яку отримують бульбашки Фермі від надмасивної чорної діри, близька до енергії, яка виникає внаслідок спалаху приблизно 20 000 наднових. Загальна кількість речовини, поглинутої Sgr A* під час цієї події, становить близько 100 сонячних мас.

«Ще одна дуже цікава річ, виявлена нами в цьому дослідженні, це те, що якщо бульбашки та біконічна рентгенівська структура мають одне і те ж походження, то дуже малоймовірно, щоб вони утворилися внаслідок процесу формування зір чи під дією вітру від чорної діри», — сказав Го. Поблизу центра Галактики біконічна рентгенівська структура має дуже вузьку основу, тоді як ударна хвиля, спричинена утворенням зір або вітрами від чорної діри, може легко поширюватися на великі відстані, спричиняючи появу значно ширшої основи, ніж та, яку спостерігають астрономи.

На відміну від цього, паралельні струмені швидко виносять більшу частину енергії на великі відстані по напрямку струменя, що природно призводить до вузької основи для ударної хвилі біля галактичної площини. Надмасивна чорна діра в нашій галактиці дуже спокійна в останні роки — немає жодних доказів існування активних струменів, але «наше дослідження настійно вказує на те, що два потужні джети, породжені нею близько п’яти мільйонів років тому, існували близько мільйона років і створили гігантські бульбашки Фермі, які видно й досі», — зауважив Го.

За інф. з сайту https://phys.org

P. S.

Про бульбашки Фермі докладніше в замітці «Гігантські “димарі” випускають рентгенівські промені з ядра Молочного Шляху», вміщеній на Українському астрономічному порталі.