Nel 2020, il telescopio a raggi X eRosita ha catturato le immagini di due enormi bolle che si estendono molto al di sopra e al di sotto del centro della nostra galassia. Da allora, gli astronomi hanno discusso sulla loro origine. Ora un nuovo studio suggerisce che le bolle sono il risultato di una potente espulsione da un buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Astronomy, mostra anche che il getto ha iniziato a vomitare materiale circa 2,6 milioni di anni fa ed è durato circa 100.000 anni.
I risultati del team mostrano che le bolle scoperte nel 2010 e la foschia - una foschia di particelle cariche vicino al centro della galassia - sono state formate dallo stesso flusso di energia del buco nero supermassiccio. Lo studio è stato condotto dalla National Tsing Hua University in collaborazione con UM e l'Università del Wisconsin.
Dobbiamo capire come i buchi neri interagiscono con le galassie in cui si trovano, perché questa interazione consente ai buchi neri di crescere in modo controllato, non fuori controllo, afferma l'astronomo Mateusz Ruszkowski, coautore dello studio. Se credi nella bolla di Fermi o nel modello eRosita guidato dai buchi neri supermassicci, puoi iniziare a rispondere a queste domande profonde.
Esistono due modelli concorrenti che spiegano queste bolle, chiamate bolle di Fermi e bolle eRosita, dal nome dei telescopi che le hanno osservate.
Il primo suggerisce che il deflusso sia causato dalla formazione di stelle nucleari, in cui una stella esplode in una supernova ed espelle materia. Il secondo modello, supportato dalle scoperte degli scienziati, suggerisce che questi deflussi siano causati dall'energia espulsa da un buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia.
Queste espulsioni di buchi neri si verificano quando il materiale si muove verso il buco nero ma non attraversa mai l'orizzonte degli eventi del buco nero. Poiché parte di questo materiale viene espulso nello spazio, i buchi neri non crescono senza controllo. Ma l'energia espulsa dal buco nero sposta il materiale vicino al buco nero, creando grandi bolle.
Le strutture stesse sono alte 11 kiloparsec. Un parsec è pari a 3,26 anni luce, che è circa tre volte la distanza percorsa dalla luce in un anno. Le strutture sono quindi larghe quasi 36.000 anni luce.
Per fare un confronto, la Via Lattea ha un diametro di 30 kiloparsec e il nostro sistema solare si trova a circa 8 kiloparsec dal centro della galassia. Le bolle di eRosita sono circa il doppio delle bolle di Fermi e sono espanse da un'onda di energia o da un'onda d'urto espulsa dalle bolle di Fermi, affermano i ricercatori.
Gli astronomi sono interessati ad osservare le bolle eRosita, in parte perché hanno origine nella nostra galassia e non in altre. La nostra vicinanza ai deflussi significa che gli astronomi possono raccogliere grandi quantità di dati, affermano gli scienziati. I dati potrebbero dire agli astronomi quanta energia c'è nel getto del buco nero, per quanto tempo è stata iniettata quell'energia e di che materiale sono fatte le bolle.
Non solo possiamo escludere il modello di formazione stellare, ma possiamo anche mettere a punto i parametri necessari per creare le stesse immagini, o qualcosa di molto simile alla realtà, all'interno di questo modello di buco nero supermassiccio, affermano gli scienziati. Possiamo limitare meglio alcune cose, come quanta energia è stata pompata, cosa c'è dentro quelle bolle e per quanto tempo l'energia è stata iniettata per creare quelle bolle.
Cosa hanno dentro? Raggi cosmici, una forma di radiazione ad alta energia. Le bolle eRosita racchiudono bolle di Fermi il cui contenuto è sconosciuto. Ma i modelli dei ricercatori possono prevedere il numero di raggi cosmici all'interno di ciascuna delle strutture. L'iniezione di energia del buco nero ha gonfiato le bolle e l'energia stessa era sotto forma di energia cinetica, termica e cosmica dei raggi. Di queste forme di energia, la missione Fermi è stata in grado di rilevare solo un segnale di raggi gamma di raggi cosmici.
La nostra simulazione è unica in quanto tiene conto dell'interazione tra i raggi cosmici e il gas all'interno della Via Lattea. Secondo gli astronomi, i raggi cosmici iniettati dai getti di buchi neri si espandono e formano bolle di Fermi che brillano di raggi gamma.
La stessa esplosione allontana il gas dal centro galattico e forma un'onda d'urto che viene osservata come bolle di eRosita. La nuova osservazione delle bolle eRosita ci ha permesso di limitare in modo più accurato la durata dell'attività del buco nero e comprendere meglio la storia della nostra galassia.
Il modello dei ricercatori esclude la teoria della formazione di stelle nucleari perché la durata tipica della formazione di stelle nucleari, e quindi il periodo di tempo durante il quale la formazione stellare introduce l'energia di formazione delle bolle, è di circa 10 milioni di anni.
Gli astronomi hanno utilizzato i dati della missione eRosita, del telescopio spaziale Fermi Gamma-ray della NASA, dell'Osservatorio Planck e della sonda per anisotropia a microonde Wilkinson.
Lo studio è stato pubblicato su Nature Astronomy.
2022-03-11 10:22:54
Autore: Vitalii Babkin