Forskere afslører fælles oprindelse af Fermi-bobler og galaktiske centre røntgenudstrømninger

Et par gigantiske gammastrålebobler centreret om kernen af ​​Mælkevejsgalaksen blev opdaget af Fermi Gamma-ray Space Telescope for 10 år siden. Men hvordan disse såkaldte "Fermi-bobler" opstod, var et mysterium.

For nylig, imidlertid, forskere ved Shanghai Astronomical Observatory (SHAO) fra det kinesiske videnskabsakademi har præsenteret en ny model, der, for første gang, forklarer samtidig oprindelsen af ​​både Fermi-boblerne og det galaktiske centers bikoniske røntgenstruktur, som blev opdaget i 2003.

Ifølge denne model, de to strukturer er i det væsentlige det samme fænomen og blev forårsaget af det fremadrettede chok drevet af et par jetfly, der stammede fra Skytten A* (Sgr A*) - det supermassive sorte hul, der lurer i det galaktiske centrum - for omkring fem millioner år siden. Undersøgelsen blev offentliggjort i The Astrofysisk tidsskrift .

Fermi bobler er to kolossale klatter fyldt med meget varm gas, kosmiske stråler og magnetiske felter. Selvom de ikke kan ses med det blotte øje, de er meget lyse i diffuse gammastråleemissioner. I gammastråler, Fermi-boblerne har meget skarpe kanter og kanterne falder godt sammen med en røntgenstruktur kaldet den galaktiske center bikoniske røntgenstruktur.

At se de meget lignende kanter af Fermi-bobler og den bikoniske røntgenstruktur i det galaktiske center, SHAO-forskerne indså, at disse strukturer kunne have samme oprindelse. Desuden, den bikoniske røntgenstruktur kunne naturligt forklares af den stødkomprimerede tynde skal af varm termisk gas drevet af et tidligere energiudbrud fra det galaktiske center.

I tidligere teoretiske modeller og computersimuleringer af Fermi-boblerne, to store konkurrerende energikilder blev foreslået, dvs. stjernedannelse ved det galaktiske centrum og Sgr A*. Imidlertid, i begge modeller, Fermi-boblerne forklares som ejecta-bobler, mens det fremadrettede stød altid er placeret meget længere væk fra kanten af ​​Fermi-boblerne. Med andre ord, disse modeller kunne ikke forklare Fermi-boblerne og det galaktiske centers bikoniske røntgenstruktur samtidigt.

I modsætning, den teoretiske model i denne undersøgelse, foreslået af Guo Fulai og hans kandidatstuderende Zhang Ruiyu fra SHAO, brugt computersimuleringer til for første gang at demonstrere, at Fermi-boblerne og den bikoniske røntgenstruktur i det galaktiske center er det samme fænomen.

I denne model, kanten af ​​Fermi-boblerne er det fremadrettede stød drevet af et par jetfly, der udgår fra Sgr A* for omkring fem millioner år siden. "En god ting ved denne model er, at energien og alderen af ​​Fermi-boblerne ret godt kan begrænses af røntgenobservationer, " sagde den korresponderende forfatter Guo Fulai. Alderen på boblerne udledt i denne undersøgelse er også i overensstemmelse med den, der er afledt af nylige ultraviolette observationer af nogle højhastighedsskyer langs mange sigtelinjer mod bobleområdet.

Den nye model indikerer, at den samlede energi, der injiceres under Fermi-boblen af ​​det supermassive sorte hul, er tæt på den, der frigives med omkring 20, 000 supernovaer. Det samlede stof, der forbruges af Sgr A* under denne begivenhed, er omkring 100 solmasser.

"En anden meget interessant ting, som vi fandt i vores undersøgelse, er, at hvis boblerne og den bikoniske røntgenstruktur deler samme oprindelse, det er meget usandsynligt, at de bliver produceret af stjernedannelse eller sorte hul-vinde, " sagde Guo. Nær det galaktiske centrum, den bikoniske røntgenstruktur har en meget smal base, mens det fremadrettede stød frembragt af stjernedannelse eller sorthulsvinde let kan forplante sig til store afstande, fører til en base meget bredere end observeret.

I modsætning, kollimerede jetfly afsætter det meste af energien hurtigt over store afstande langs jetretningen, naturligt fører til en smal base for stødfronten nær det galaktiske plan. Det supermassive sorte hul i vores egen galakse har været meget stille i de seneste år uden beviser for aktuelle jetaktiviteter, men "vores undersøgelse tyder stærkt på, at et par kraftige jetfly udgik fra det for omkring fem millioner år siden, holdt i omkring en million år, og producerede de gigantiske Fermi-bobler, der stadig ses i dag, " tilføjede Guo.