Раскрыто происхождение пузырей Ферми в центре галактики

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.