Ανακαλύφθηκαν φυσαλίδες μεγέθους γαλαξία που δεσπόζουν πάνω από τον Γαλαξία

Όταν ο Peter Predehl, ένας αστροφυσικός στο Ινστιτούτο Max Planck για Εξωγήινη Φυσική στη Γερμανία, κοίταξε για πρώτη φορά τον νέο χάρτη των πιο καυτών αντικειμένων του σύμπαντος, αναγνώρισε αμέσως τον απόηχο μιας γαλαξιακής καταστροφής. Ένα λαμπερό κίτρινο σύννεφο ανέβαινε δεκάδες χιλιάδες έτη φωτός προς τα πάνω από τον επίπεδο δίσκο του Γαλαξία, με ένα πιο αχνό δίδυμο να αντανακλάται από κάτω.

Η δομή ήταν τόσο προφανής που μόλις φαινόταν απαραίτητο να την περιγράψω γραπτώς. Αλλά «Φύση δεν θα δεχόταν [εμάς] να στείλουμε απλώς μια φωτογραφία και να πούμε, «Εντάξει, μπορούμε να το δούμε αυτό», είπε ο Predehl. "Ως εκ τούτου, κάναμε κάποια ανάλυση."

Τα αποτελέσματα, τα οποία Φύση που δημοσιεύτηκε στις 9 Δεκεμβρίου, έχουν μεταφέρει μια ιδέα δεκαετιών από το περιθώριο στο mainstream.

Στη δεκαετία του 1950, οι αστρονόμοι εντόπισαν για πρώτη φορά ένα τόξο που εκπέμπει ραδιοκύματα να κρέμεται πάνω — ή στα «βόρεια» — από το γαλαξιακό επίπεδο. Τις δεκαετίες από τότε, το «North Polar Spur» έχει γίνει κάτι σαν μια ουράνια δοκιμή Rorschach. Μερικοί βλέπουν τα διάσπαρτα σπλάχνα ενός πρώην σταρ που είναι σχετικά κοντά. Άλλοι βλέπουν στοιχεία για μεγαλύτερη έκρηξη.

Η διαμάχη εξαρτάται από τον σημαντικό πονοκέφαλο κάθε αστρονόμου:Κοιτάζοντας στο διάστημα, οι ερευνητές δεν έχουν αντίληψη βάθους. "Βλέπουμε έναν 2D χάρτη ενός τρισδιάστατου σύμπαντος", δήλωσε ο Kaustav Das, ερευνητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια.

Για δεκαετίες, οι περισσότεροι αστρονόμοι πίστευαν ότι το North Polar Spur ήταν μέρος της τοπικής γαλαξιακής γειτονιάς. Μερικές μελέτες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι συνδέεται με κοντινά νέφη αερίου. Άλλοι εξέτασαν την παραμόρφωση των αστεριών του φόντου και συμπέραναν ότι πρόκειται για ένα κατάλοιπο σουπερνόβα — ένα σκονισμένο σύννεφο που σημαδεύει την ταφόπλακα ενός νεκρού αστεριού.

Ωστόσο, ο Yoshiaki Sofue, ένας αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο, πάντα πίστευε ότι το κίνητρο έμοιαζε φοβιτσιάρικο για ένα σύννεφο αστρικών συντριμμιών. Αντίθετα, φαντάστηκε το τόξο ως ένα τέντωμα μιας τεράστιας αόρατης δομής - ένα ζευγάρι φυσαλίδων που απλώνονται στην καρδιά του γαλαξία. Δημοσίευσε προσομοιώσεις το 1977 που παρήγαγαν ψηφιακά σύννεφα που ευθυγραμμίζονται με το σπιρούνι, και από τότε έχει πει σε οποιονδήποτε θα άκουγε ότι το σπιρούνι στην πραγματικότητα αιωρείται δεκάδες χιλιάδες έτη φωτός πάνω από το δίσκο. Το περιέγραψε ως ένα επεκτεινόμενο ωστικό κύμα από μια γαλαξιακή καταστροφή που χρονολογείται πριν από εκατομμύρια χρόνια.

Αλλά αν ο Σοφού είχε δίκιο, θα έπρεπε επίσης να υπάρχει μια δίδυμη δομή στα νότια του γαλαξιακού επιπέδου. Οι αστρονόμοι δεν είδαν κανένα ίχνος αυτού του αντίστοιχου, και οι περισσότεροι παρέμειναν αμετάπειστοι.

Στη συνέχεια, το 2010, το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi έπιασε την αμυδρή λάμψη ακτίνων γάμμα δύο μεγαλόσωμων λοβών, ο καθένας από τους οποίους εκτείνεται περίπου 20.000 έτη φωτός από το κέντρο του γαλαξία. Ήταν πολύ μικρά για να εντοπίσουν το Βόρειο Πολικό Σπιρούνι, αλλά κατά τα άλλα έμοιαζαν ακριβώς όπως τα γαλαξιακής κλίμακας σύννεφα θερμού αερίου που είχε προβλέψει ο Σοφού. Οι αστρονόμοι άρχισαν να αναρωτιούνται:Εάν ο γαλαξίας είχε τουλάχιστον ένα ζεύγος φυσαλίδων, μήπως το κίνητρο ήταν μέρος ενός δεύτερου συνόλου;

«Η κατάσταση άλλαξε δραματικά μετά την ανακάλυψη των φυσαλίδων Fermi», είπε ο Jun Kataoka, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Waseda στην Ιαπωνία που έχει συνεργαστεί με τον Sofue.

Οι νέες εικόνες έχουν εδραιώσει περαιτέρω την αλλαγή άποψης. Προέρχονταν από το eROSITA, ένα τροχιακό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ που εκτοξεύτηκε το 2019 για να παρακολουθεί την επίδραση της σκοτεινής ενέργειας στα σμήνη γαλαξιών. Η ομάδα eROSITA δημοσίευσε έναν προκαταρκτικό χάρτη τον Ιούνιο, τον καρπό των πρώτων έξι μηνών παρατηρήσεων του τηλεσκοπίου.

Ο χάρτης εντοπίζει φυσαλίδες ακτίνων Χ που έχουν ύψος περίπου 45.000 έτη φωτός, καταποντίζοντας τις φυσαλίδες Fermi των ακτίνων γάμμα. Οι ακτίνες Χ τους λάμπουν από αέριο που έχει μέγεθος 3 έως 4 εκατομμύρια βαθμούς Κέλβιν καθώς διαστέλλεται προς τα έξω με 300 έως 400 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Και όχι μόνο η βόρεια φούσκα ευθυγραμμίζεται τέλεια με το σπιρούνι, αλλά και η εικόνα καθρέφτη της είναι προφανής, όπως ακριβώς είχε προβλέψει ο Σοφού. «Ήμουν ιδιαίτερα χαρούμενος που είδα τη νότια φούσκα να εμφανίζεται καθαρά, τόσο παρόμοια με την προσομοίωση μου», είπε.

Ωστόσο, μια πλήρης ερμηνεία όλων των παρατηρήσεων του North Polar Spur παραμένει πολύπλοκη. ένα κοντινό απομεινάρι σουπερνόβα θα μπορούσε να έχει παρκάρει ακριβώς μπροστά από τις φυσαλίδες ακτίνων Χ τυχαία, για παράδειγμα, δίνοντας και στις δύο ερμηνείες στοιχεία αλήθειας. Τον Σεπτέμβριο, ο Das και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν υπερσύγχρονες παρατηρήσεις μακρινών αστεριών για να δείξουν ότι κάτι σκονισμένο κρέμεται σε απόσταση περίπου 450 ετών φωτός - σε απόσταση αναπνοής, σύμφωνα με τα γαλαξιακά πρότυπα.

Αλλά το νόημα των σύννεφων μανιταριών της eROSITA είναι ξεκάθαρο:Κάτι χτύπησε στο κέντρο του Γαλαξία πριν από περίπου 15 εκατομμύρια έως 20 εκατομμύρια χρόνια, περίπου την ίδια εποχή που αναδύονταν ύαινες και νυφίτσες στη Γη.

«Νομίζω ότι τώρα [η συζήτηση] έχει ολοκληρωθεί, λίγο πολύ», είπε ο Predehl, ο οποίος πέρασε 25 χρόνια αναπτύσσοντας το eROSITA.

Τι εξερράγη; Με βάση την ενέργεια που απαιτείται για να γίνουν τα σύννεφα τόσο μεγάλα και τόσο καυτά, υπάρχουν δύο εύλογες πηγές.

Μια πιθανότητα είναι ότι ένα κύμα δεκάδων χιλιάδων αστεριών εμφανίστηκε και ανατινάχτηκε αμέσως, συμπεριφορά γνωστή από τους λεγόμενους γαλαξίες με εκρήξεις αστεριών. Αλλά οι φυσαλίδες φαίνονται μάλλον αγνές, χωρίς τα βαριά ατομικά σκάγια με τα οποία θα έπρεπε να τους είχε καλύψει μια ομάδα αστέρων που εκρήγνυνται. "Η αφθονία των μετάλλων είναι πολύ μικρή, επομένως δεν πιστεύω ότι συνέβη η δραστηριότητα της έκρηξης των αστεριών", είπε ο Καταόκα.

Ο εναλλακτικός ένοχος είναι η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα που βρίσκεται στην καρδιά του γαλαξία. Ο λεβιάθανς 4 εκατομμυρίων ηλιακής μάζας είναι σχετικά ήσυχος σήμερα. Αλλά αν ένα μεγάλο νέφος αερίου κάποτε παρέσυρε πολύ κοντά, η μαύρη τρύπα θα μπορούσε να είχε ανάψει σαν προβολέας. Ενώ γλεντούσε με τον άτυχο περαστικό, η μαύρη τρύπα θα είχε καταβροχθίσει το μισό σύννεφο ενώ η ενέργεια από το άλλο μισό ψεκαζόταν πάνω και κάτω από τον δίσκο, φουσκώνοντας τις φυσαλίδες των ακτίνων Χ και ίσως και τις φυσαλίδες Fermi (αν και τα δύο ζεύγη θα μπορούσαν επίσης να αντιπροσωπεύουν ξεχωριστά επεισόδια δραστηριότητας, σημείωσε ο Predehl).

Οι αστρονόμοι έχουν από καιρό παρατηρήσει άλλους γαλαξίες που εκτοξεύουν πίδακες πάνω και κάτω από τους δίσκους τους και έχουν αναρωτηθεί τι κάνει τις κεντρικές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σε αυτούς τους γαλαξίες να αναδεύονται πολύ πιο βίαια από τον δικό μας. Οι φυσαλίδες Fermi, και τώρα οι φυσαλίδες eROSITA, υποδηλώνουν ότι η κύρια διαφορά μπορεί να είναι απλώς το πέρασμα του χρόνου.

Αυτό το άρθρο ανατυπώθηκε στο TheAtlantic.com και στα Ισπανικά στο Investigacionyciencia.es .