Forskere opdager ruvende ballonlignende struktur nær Mælkevejs centrum

Det komplekse radioemission fra det galaktiske centrum, som afbildet af det sydafrikanske MeerKAT-radioteleskop. De nyligt opdagede gigantiske radiobobler er strukturer, der løber fra top til bund i dette billede. Billede via SARAO / Oxford.

Vores Mælkevej betragtes som en relativt rolig galakse, og alligevel er det - i hjertet - kendt for at have et 4-million-solsmassemort sort hul: kilden til mange fascinerende og dynamiske processer. I går - 11. september 2019 - annoncerede astronomer opdagelsen i den region af det, de kalder "en af ​​de største funktioner nogensinde er observeret" i centrum af Mælkevejen. Denne funktion er et par enorme radioemitterende bobler, der tårner sig over og under den centrale region af vores galakse. Forskere beskrev det som timeglasformet. Hele strukturen strækker sig omkring 1.400 lysår, eller ca. 5% af afstanden mellem vores sol og galakseens centrum.

Denne nye opdagelse blev annonceret i dag i tidsskriftet Nature, der også offentliggjorde den første undersøgelse af funktionen. De sagde i en erklæring, at det:

… Dværger alle andre radiostrukturer i det galaktiske centrum [og] er sandsynligvis resultatet af et fænomenalt energisk brist, der brød ud i nærheden af ​​Mælkevejens supermassive sorte hul for et par millioner år siden.

Med andre ord, sagde disse videnskabsfolk, mener de, at træk har dannet sig fra et voldsomt udbrud, der formodentlig stammer fra nærheden af ​​det galaktiske centrum og dets supermassive sorte hul, der over en kort periode - stanset gennem det interstellare medium i modsatte retninger . Som forklaret i Nature :

Boblerne er gasstrukturer, der kan observeres, fordi elektroner, der omrører inde i dem, producerer radiobølger, når de accelereres af magnetiske felter.

Billede via SARAO / Oxford.

Holdet med astronomer, der fandt opdagelsen, blev ledet af Ian Heywood fra University of Oxford i England. De brugte det nye og overfølsomme Sydafrikanske Radio Astronomy Observatory (SARAO) MeerKAT radioteleskop til at kortlægge brede regioner i centrum af galaksen. De gennemførte deres radioobservationer i bølgelængder på næsten 23 centimeter (ca. 9 tommer), som, sagde de:

… Angiver energi genereret i en proces, der kaldes synchrotronstråling, hvor fritflydende elektroner accelereres, når de interagerer med kraftige magnetfelter. Dette producerer et karakteristisk radiosignal, der kan bruges til at spore energiske regioner i rummet. Det radiolys, der ses af MeerKAT, trænger ind i de tætte skyer af støv, der blokerer synligt lys fra midten af ​​vores galakse.

Heywood, der behandlede den store mængde observationsdata, der førte til dette resultat, sagde:

Centrum af vores galakse er relativt rolig sammenlignet med andre galakser med meget aktive sorte sorte huller. Alligevel kan Mælkevejen central black central s centrale sorte hul blive unkarakteristisk aktiv og blusse op, da det med jævne mellemrum slukker store klumper af støv og gas. Det er muligt, at en sådan fodringsfrenzy udløste kraftige udbrud, der oppustede denne tidligere usete funktion.

Tidligere uset? Ja, i radiodelen af ​​spektret. Men der er en anden timeglasformet struktur, der tidligere er kendt af astronomer, der måske (eller måske ikke) er relateret til MeerKAT-boblerne. Og det er de såkaldte Fermi Bubbles, der blev bekræftet af høj-energi gammastråleobservationer i 2010.

Tip om Fermi Bubbles 'kanter blev først observeret i røntgenstråler (blå) af ROSAT, et fælles tysk, amerikansk og britisk røntgenobservatorium, der opererede i rummet gennem 1990'erne. Senere bekræftede Fermi Gamma-ray-rumteleskopet - der blev lanceret i 2008 - konturerne af 2 enorme bobler, der strækker sig i titusinder af lysår på hver side af vores galakas kerne. Disse observationer er markeret med magenta på denne illustration. Billede via NASAs Goddard Space Flight Center.

Jeg spurgte en af ​​forfatterne om denne nye artikel - Fernando Camilo, SARAO-chefforsker i Cape Town, Sydafrika - hvordan den nye opdagelse forholder sig til Fermi-boblerne. Han svarede via e-mail:

Det er et meget godt spørgsmål.

Fermi-boblerne er meget større end MeerKAT-radioboblerne (ca. 50 gange større: ca. 75.000 lysår i størrelse for Fermi, 1.400 lysår for MeerKAT). De er også meget mere energiske: mængden af ​​energi, der er involveret i tilfælde af, at MeerKAT-boblerne blev oppustet, er ikke mere end 1% af energiindholdet i Fermi-boblerne.

Imidlertid er de begge enorme bi-polære strukturer, symmetriske omkring det galaktiske centrum, nær det centrale supermassive sorte hul, og så opstår dit spørgsmål.

Vores opfattelse er, at MeerKAT-boblerne meget vel kan repræsentere en mindre energisk version af en proces, der ligner den, der skabte Fermi-boblerne (oprindelsen af ​​selve Fermi-boblerne bliver fortsat meget debatteret, og jeg forventer, at oprindelsen af ​​MeerKAT-boblerne vil fremkalder ligeledes en række synspunkter).

Hvis det er tilfældet, kan MeerKAT-boblerne meget vel være et eksempel på en række sådanne intermitterende begivenheder, der lejlighedsvis finder sted nær centrum af Mælkevejen, styret af det sorte hul, hvis kumulative virkning er ansvarlig for andre store strukturer set ved højere galaktiske breddegrader (det vil sige væk fra Mælkevejens plan), inklusive strukturer, der ses i røntgenstråler og faktisk Fermi gammastrålebobler.

Camilo tilføjet:

Disse enorme bobler er indtil nu blevet skjult af blænding af ekstremt lys radioemission fra galaksen centrum. At drille ud boblerne fra 'støj' fra baggrunden var en teknisk tour de force, der kun blev muliggjort af MeerKATs unikke egenskaber og vellykkede beliggenhed på den sydlige halvkugle. Med denne uventede opdagelse ser vi i Mælkevejen en ny manifestation af galakskala udstrømninger af stof og energi, der i sidste ende styres af det centrale sorte hul.

En sammensætning af radioboblerne og MeerKAT-teleskopet. Et radiobillede af midten af ​​Mælkevejen med en del af MeerKAT-teleskoparrayet i forgrunden. Galaxens plan er præget af en række lyse træk, eksploderede stjerner og regioner, hvor nye stjerner bliver født, og løber diagonalt over billedet fra nederste højre til øverste centrum. Det sorte hul i midten af ​​Mælkevejen er skjult i det lyseste af disse udvidede regioner. Radioboblerne strækker sig fra mellem de to nærmeste antenner til det øverste højre hjørne. Mange magnetiserede filamenter kan ses løbe parallelt med boblerne. I denne sammensatte visning er himlen til venstre for den næst nærmeste antenne den nattehimmel, der er synlig for det uforsynede øje, og radiobilledet til højre er blevet forstørret for at fremhæve dets fine funktioner. Billede via SARAO / Oxford.

Nederste linje: Radioastronomer har spioneret et par enorme radioemitterende bobler, der tårner hundreder af lysår over og under den centrale region i vores galakse.

Kilde: Inflation af 430-parsec bipolære radiobobler i Galactic Center ved en energisk begivenhed

Via University of Oxford