Astronomové našli zdroj obrovských bublin plynu proudícího z Mléčné dráhy, stále netuší, co je způsobilo
Existuje neobvyklý paradox, který brání výzkumu částí Mléčné dráhy. Hustý plyn blokuje pozorování galaktického jádra a může být obtížné jej pozorovat ve viditelném světle z našeho úhlu pohledu. Ale vzdálené galaxie nepředstavují vždy stejné překážky. V některých ohledech tedy můžeme pozorovat vzdálené galaxie lépe než ty naše.
Aby bylo možné lépe porozumět Galaktickému středu (GC) a Mezihvězdnému médiu (ISM), použil tým astronomů dalekohled zvaný Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM), abychom se podívali do jádra Mléčné dráhy v části optického světelného spektra.
Tým výzkumníků zaměřil své úsilí na dva rysy Mléčné dráhy, tzv Fermiho bubliny . Fermiho bubliny jsou masivní výrony vysokoenergetického plynu vycházejícího z galaktického jádra. Říká se jim Fermi Bubbles, protože byly objeveny v roce 2010 Fermiho kosmický dalekohled Gamma-Ray . Tyto bubliny jsou obrovské, rozprostírají se celkem asi 50 000 světelných let od disku Mléčné dráhy a pohybují se rychlostí milionů mil za hodinu.
Ilustrace Fermiho bublin, které přesahují rovinu Mléčné dráhy. Byly objeveny v roce 2010 a jsou pravděpodobně výsledkem výbuchu energie ze Sgr. A*, supermasivní černá díra v srdci Mléčné dráhy. Obrazový kredit: NASA/GSFC
Příspěvek představující jejich pozorování se jmenuje „ Objev vysokorychlostního H-alfa nad galaktickým středem: Testování modelů Fermiho bubliny .“ Vedoucím autorem díla je Dhanesh Krishnarao, postgraduální student astronomie na UW Wisconsin. Zjištění byla prezentována na 236. setkání Americké astronomické společnosti a byla předložena The Astrophysical Journal Letters.
Před touto prací byla některá pozorování Fermiho bublin provedena v UV záření, a to zkoumáním světla ze vzdálených kvasarů při průchodu plynem. Zatímco tato pozorování rozšířila pochopení vědců o bublinách, měla omezení. Mohly být vyrobeny pouze na konkrétních zaměřovacích liniích, zatímco WHAM je celooblohový dalekohled. Tato předchozí pozorování nedokázala změřit rychlost, teplotu a hustotu plynu.
'...na rozdíl od ultrafialových dat nejsme omezeni pouze na konkrétní linie pohledu.'
Bob Benjamin, spoluautor, profesor astronomie, UW-Whitewater
Ale WHAM má jiný přístup. Jak jeho název napovídá, může pozorovat atomy vodíku-alfa. V an H-Alfa atomu, elektron přeskočil ze třetí energetické hladiny na druhou energetickou hladinu. To zanechává spektrální čáru, která je nejjasnější vodíkovou spektrální čárou v optickém světle.
Zjednodušený Rutherford-Bohrův model procesu H-Alpha. Když elektron (zelený) seskočí o jednu energetickou hladinu dolů z n=3 na n=2, vytvoří ve viditelném světle foton s jasnou spektrální čárou. Autor obrázku: JabberWok, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2639910
Matt Haffner je profesorem astronomie a fyziky na Embry-Riddle Aeronautical University a jedním ze spoluautorů tohoto článku. V tiskové zprávě Haffner poukázal na to, jak dalekohled WHAM pomáhá astronomům pokročit v pochopení oblasti jádra Mléčné dráhy. Plyn blokuje náš pohled na tuto oblast způsobem, který vzdálené galaxie neblokují.
„Existují oblasti galaxie, na které můžeme cílit velmi citlivými nástroji, jako je WHAM, abychom dostali tento druh nových informací směrem ke středu, což jsme dříve mohli dělat pouze v infračerveném záření a rádiu,“ říká Haffner. 'Můžeme provést srovnání s jinými galaxiemi provedením stejného druhu měření směrem ke středu Mléčné dráhy.'
Vědci za tímto výzkumem také pozorovali emisní čáry dusíku ve Fermiho bublinách. Svá pozorování spojili s nedávnými pozorováními HST UV světla ve stejné poloze a spojili je.
V tiskové zprávě hlavní autor Krishnarao řekl: 'Zkombinovali jsme tato dvě měření emise a absorpce, abychom odhadli hustotu, tlak a teplotu ionizovaného plynu, a to nám umožňuje lépe pochopit, odkud tento plyn pochází.'
Ve svém článku autoři píší „Pozorování Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) odhaluje vysokou rychlost H? a emise [N II]~6584
čáry ve stejném směru a rychlosti jako rysy ultrafialové absorpční linie, které byly dříve spojovány s bikónickými laloky gama záření známými jako Fermiho bubliny.
Astronomové si myslí, že cokoli se stalo v jádru Mléčné dráhy, aby vytvořily Fermiho bubliny, se stalo před několika miliony let. Někteří výzkumníci si myslí, že Sgr A*, supermasivní černá díra ve středu galaxie, vtáhla do svého akrečního disku masivní oblak vodíku, což způsobilo enormní výbuch energie. Ale tato studie se nesnažila zjistit příčinu.
Nyní, když vědci mají data o hustotě, rychlosti a teplotě plynu ve Fermi Bubbles, mohou tato data testovat na různých modelech. „Další důležitou věcí je, že nyní máme možnost měřit hustotu, tlak a rychlostní strukturu na mnoha místech,“ říká Bob Benjamin, profesor astronomie na UW–Whitewater a spol. autor studie. 'Můžeme provést rozsáhlé mapování napříč Fermiho bublinami nad a pod rovinou galaxie, abychom zjistili, zda modely, které lidé vyvinuli, vydrží.' Protože na rozdíl od ultrafialových dat nejsme omezeni pouze na konkrétní zorné pole.“
Autoři ve svém článku vysvětlují, že „Tato optická spektra poskytují nový způsob, jak omezit jak fyzikální podmínky ionizovaného plynu, který je spojen s Fermiho bublinami, tak vznikající radiační pole.
z oblasti galaktického středu a uvnitř Fermiho bublin.'
V závěru svého příspěvku autoři popisují některá svá zjištění. Tvrdí, že jejich nálezy naznačují teplotu plynu 8900 ± 2700 K. Poukazují také na to, že vysoký tepelný tlak, který našli, je „srovnatelný, ale stále větší než ten, který předpovídají modely halo horkého plynu v
vnitřní galaxie nebo skořápky Fermiho bubliny.'
Ale i když jsou tato zjištění velmi podrobná, neukazují přesvědčivě, co způsobilo Fermiho bubliny. Tým říká, že WHAM má co nabídnout, pokud jde o jejich studium. A stejně jako v této studii mohou být budoucí pozorování kombinována se stávajícími pozorováními z HST, abychom rozšířili naše chápání.
Ilustrace Fermiho bublin nad a pod rovinou Mléčné dráhy, které vyzařují jak záření gama, tak rentgenové záření. Podle zásluh: Goddard Space Flight Center NASA – http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/new-structure.html, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php? curid=12073853
'S budoucími pozorováními může WHAM sledovat emise spojené s Fermiho bublinami jak prostorově, tak kinematicky ve velkých měřítcích.' Kromě toho mohou další cílená pozorování směrem ke vzdáleným UV jasným zdrojům s existujícími HST spektry poskytnout citlivé profily hustoty sloupců více druhů v různých oblastech jižní a severní Fermiho bubliny.
Takže možná jednoho dne konečně budeme vědět, co se stalo před několika miliony let v centru Mléčné dráhy, aby se vytvořily tyto obří bubliny.
