Im Jahr 2020 hat das Röntgenteleskop eRosita Bilder von zwei riesigen Blasen aufgenommen, die sich weit über und unter dem Zentrum unserer Galaxie erstrecken. Seitdem streiten Astronomen über ihre Herkunft. Jetzt legt eine neue Studie nahe, dass die Blasen das Ergebnis eines starken Ausstoßes eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße sind. Die in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlichte Studie zeigt auch, dass der Jet vor etwa 2,6 Millionen Jahren begann, Material auszuspucken, und etwa 100.000 Jahre anhielt.
Die Ergebnisse des Teams zeigen, dass die 2010 entdeckten Blasen und der Dunst – ein Schleier aus geladenen Teilchen nahe dem Zentrum der Galaxie – durch denselben Energiefluss eines supermassereichen Schwarzen Lochs gebildet wurden. Die Studie wurde von der National Tsing Hua University in Zusammenarbeit mit UM und der University of Wisconsin durchgeführt.
Wir müssen verstehen, wie Schwarze Löcher mit den Galaxien interagieren, in denen sie sich befinden, denn diese Interaktion ermöglicht es Schwarzen Löchern, kontrolliert und nicht außer Kontrolle zu wachsen, sagt UM-Astronom Mateusz Ruszkowski, Mitautor der Studie. Wenn Sie an das Fermi-Blasen- oder eRosita-Modell glauben, das von supermassiven Schwarzen Löchern angetrieben wird, können Sie anfangen, diese tiefgreifenden Fragen zu beantworten.
Es gibt zwei konkurrierende Modelle, die diese Blasen erklären, genannt Fermi-Blasen und eRosita-Blasen, nach den Teleskopen, die sie beobachteten.
Die erste legt nahe, dass der Ausfluss durch die Entstehung von Kernsternen verursacht wird, bei der ein Stern in einer Supernova explodiert und Materie ausstößt. Das zweite Modell, gestützt durch die Ergebnisse der Wissenschaftler, legt nahe, dass diese Abflüsse durch Energie verursacht werden, die von einem supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie ausgestoßen wird.
Diese Auswürfe von Schwarzen Löchern treten auf, wenn sich Material auf das Schwarze Loch zu bewegt, aber niemals den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs überquert. Da ein Teil dieses Materials zurück in den Weltraum geschleudert wird, wachsen Schwarze Löcher nicht außer Kontrolle. Aber die vom Schwarzen Loch ausgestoßene Energie verschiebt Material in der Nähe des Schwarzen Lochs und erzeugt große Blasen.
Die Strukturen selbst sind 11 Kiloparsec hoch. Ein Parsec entspricht 3,26 Lichtjahren, was ungefähr der dreifachen Entfernung entspricht, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Die Strukturen haben somit einen Durchmesser von fast 36.000 Lichtjahren.
Zum Vergleich: Die Milchstraße hat einen Durchmesser von 30 Kiloparsec und unser Sonnensystem ist etwa 8 Kiloparsec vom Zentrum der Galaxie entfernt. Die eRosita-Blasen sind etwa doppelt so groß wie die Fermi-Blasen und werden durch eine Energiewelle oder Stoßwelle erweitert, die von den Fermi-Blasen ausgestoßen wird, sagen die Forscher.
Astronomen interessieren sich für die Beobachtung der eRosita-Blasen, zum Teil, weil sie aus unserer Galaxie stammen und nicht aus anderen. Unsere Nähe zu den Abflüssen bedeutet, dass Astronomen riesige Datenmengen sammeln können, sagen Wissenschaftler. Die Daten könnten den Astronomen sagen, wie viel Energie im Strahl des Schwarzen Lochs steckt, wie lange diese Energie injiziert wurde und aus welchem Material die Blasen bestehen.
Wir können nicht nur das Sternentstehungsmodell ausschließen, sondern wir können auch die Parameter feinabstimmen, die erforderlich sind, um die gleichen Bilder oder etwas, das der Realität sehr ähnlich ist, innerhalb dieses Modells des supermassereichen Schwarzen Lochs zu erzeugen, sagen die Wissenschaftler. Wir können bestimmte Dinge besser einschränken, wie zum Beispiel, wie viel Energie hineingepumpt wurde, was sich in diesen Blasen befindet und wie lange die Energie injiziert wurde, um diese Blasen zu erzeugen.
Was haben sie drin? Kosmische Strahlung, eine Form hochenergetischer Strahlung. Die eRosita-Blasen umschließen Fermi-Blasen, deren Inhalt unbekannt ist. Aber die Modelle der Forscher können die Anzahl der kosmischen Strahlen innerhalb jeder der Strukturen vorhersagen. Die Energieinjektion des Schwarzen Lochs blähte Blasen auf, und die Energie selbst lag in Form von kinetischer, thermischer und kosmischer Strahlenenergie vor. Von diesen Energieformen war die Fermi-Mission nur in der Lage, ein kosmisches Gammastrahlensignal zu erkennen.
Unsere Simulation ist insofern einzigartig, als sie die Wechselwirkung zwischen kosmischer Strahlung und dem Gas in der Milchstraße berücksichtigt. Kosmische Strahlen, die von Jets von Schwarzen Löchern injiziert werden, dehnen sich aus und bilden Fermi-Blasen, die in Gammastrahlen leuchten, sagen Astronomen.
Dieselbe Explosion drückt Gas vom galaktischen Zentrum weg und bildet eine Schockwelle, die als eRosita-Blasen beobachtet werden kann. Die neue Beobachtung von eRosita-Blasen hat es uns ermöglicht, die Dauer der Aktivität von Schwarzen Löchern genauer einzugrenzen und die Geschichte unserer eigenen Galaxie besser zu verstehen.
Das Modell der Forscher schließt die Theorie der nuklearen Sternentstehung aus, da die typische Dauer der nuklearen Sternentstehung und damit der Zeitraum, in dem die Sternentstehung Energie zur Blasenbildung einbringt, etwa 10 Millionen Jahre beträgt.
Die Astronomen verwendeten Daten von der eRosita-Mission, dem Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA, dem Planck-Observatorium und der Wilkinson Microwave Anisotropy Probe.
Die Studie wurde in Nature Astronomy veröffentlicht.
2022-03-11 10:22:54
Autor: Vitalii Babkin