Intens flash fra Mælkevejens sorte hul oplyste gas langt uden for vores galakse

For omkring 3,5 millioner år siden, det supermassive sorte hul i centrum af vores Mælkevejsgalakse udløste et enormt energiudbrud. Vores primitive forfædre, allerede i gang på de afrikanske sletter, ville sandsynligvis have set denne opblussen som et spøgelsesagtigt skær højt over hovedet i stjernebilledet Skytten. Det kan have varet ved i 1 million år.

Nu, æoner senere, astronomer bruger NASAs Hubble-rumteleskops unikke egenskaber til at afsløre endnu flere spor om denne katastrofale eksplosion. Ser vi til den fjerne udkant af vores galakse, de fandt ud af, at det sorte huls projektør nåede så langt ud i rummet, at det oplyste et stort tog af gas, der fulgte Mælkevejens to fremtrædende satellitgalakser:Den Store Magellanske Sky (LMC), og dens ledsager, den lille magellanske sky (SMC).

Det sorte huls udbrud var sandsynligvis forårsaget af en stor brintsky op til 100, 000 gange Solens masse falder ned på skiven af ​​materiale, der hvirvler nær det centrale sorte hul. Det resulterende udbrud sendte kegler af blærende ultraviolet stråling over og under galaksens plan og dybt ud i rummet.

Strålingskeglen, der sprængte ud af Mælkevejens sydpol, oplyste en massiv båndlignende gasstruktur kaldet Magellansk Strøm. Blitzen oplyste en del af åen, ionisere dets brint (nok til at lave 100 millioner sole) ved at strippe atomer for deres elektroner.

"Blitset var så kraftigt, at det lyste op i åen som et juletræ - det var en katastrofal begivenhed!" sagde hovedefterforsker Andrew Fox fra Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland. "Dette viser os, at forskellige områder af galaksen er forbundet – det, der sker i det galaktiske centrum, gør en forskel for, hvad der sker ude i den magellanske strøm. Vi lærer om, hvordan det sorte hul påvirker galaksen og dens miljø."

Foxs team brugte Hubbles ultraviolette egenskaber til at sondere strømmen ved at bruge baggrundskvasarer - de lyse kerner i fjerne, aktive galakser - som lyskilder. Hubbles Cosmic Origins Spectrograph kan se fingeraftryk af ioniserede atomer i det ultraviolette lys fra kvasarerne. Astronomerne undersøgte sigtlinjer til 21 kvasarer langt bag den Magellanske Strøm og 10 bag en anden funktion kaldet den ledende arm, en laset og strimlet gasformig "arm", der går forud for LMC og SMC i deres kredsløb omkring Mælkevejen.

"Når lyset fra kvasaren passerer gennem den gas, vi er interesserede i, noget af lyset ved bestemte bølgelængder bliver absorberet af atomerne i skyen, " sagde STScI's Elaine Frazer, som analyserede sigtelinjerne og opdagede nye tendenser i dataene. "Når vi ser på kvasarlysspektret ved specifikke bølgelængder, vi ser tegn på lysabsorption, som vi ikke ville se, hvis lyset ikke var gået gennem skyen. Fra dette, vi kan drage konklusioner om selve gassen."

Holdet fandt beviser for, at ionerne var blevet skabt i Magellanske strømmen af ​​et energisk flash. Udbruddet var så kraftigt, at det lyste strømmen op, selvom denne struktur er omkring 200, 000 lysår fra det galaktiske centrum.

I modsætning til den magellanske strøm, den ledende arm viste ikke tegn på at blive oplyst af blusset. Det giver mening, fordi den ledende arm ikke sidder lige under den sydlige galaktiske pol, så det blev ikke overhældt med udbruddets stråling.

Den samme hændelse, der forårsagede strålingsudbruddet, "bøvsede" også varmt plasma, der nu tårner sig op omkring 30, 000 lysår over og under vores galakseplan. Disse usynlige bobler, vejer svarende til millioner af sole, kaldes Fermi-boblerne. Deres energiske gammastråleglød blev opdaget i 2010 af NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope. I 2015 Fox brugte Hubbles ultraviolette spektroskopi til at måle ekspansionshastigheden og sammensætningen af ​​ballonloberne.

Nu lykkedes det hans hold at strække Hubbles rækkevidde ud over boblerne. "Vi har altid troet, at Fermi-boblerne og den magellanske strøm var adskilte og uafhængige af hinanden og gjorde deres egne ting i forskellige dele af galaksens glorie, " sagde Fox. "Nu ser vi, at det samme kraftige blink fra vores galakses centrale sorte hul har spillet en stor rolle i begge dele."

Denne forskning var kun mulig på grund af Hubbles unikke ultraviolette evne. På grund af de filtrerende virkninger af Jordens atmosfære, ultraviolet lys kan ikke studeres fra jorden. "Det er en meget rig region af det elektromagnetiske spektrum - der er en masse funktioner, der kan måles i ultraviolet, " forklarede Fox. "Hvis du arbejder i det optiske og infrarøde, du kan ikke se dem. Det er derfor, vi skal ud i rummet for at gøre dette. Til denne type arbejde, Hubble er det eneste spil i byen."

Fundene, skal offentliggøres i Astrofysisk tidsskrift , vil blive præsenteret under en pressekonference den 2. juni på det 236. møde i American Astronomical Society, som vil blive gennemført stort set i år.