Gökbilimciler Samanyolu'nun Üzerindeki Baloncukların Gizemini Çözmüş Olabilir

Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu 2008'de alçak Dünya yörüngesine girdiğinde, gözlerimizi yüksek enerjili radyasyondan oluşan yepyeni bir Evren'e açtı.

En ilginç keşiflerinden biri Fermi Baloncuklarıydı: Samanyolu'nun merkezinden her iki tarafta 25.000 ışık yılı uzaklıkta, galaktik düzlemin üstünde ve altında uzanan, gama ışını ışığında parıldayan dev, simetrik kabarcıklar.

Ardından, 2020'de eROSITA adlı bir X-ışını teleskopu başka bir sürpriz buldu: galaktik düzlemin her iki yanında 45.000 ışık yılı boyunca uzanan ve bu sefer daha az enerjik X-ışınları yayan daha da büyük baloncuklar.

Bilim insanları o zamandan beri her iki baloncuk setinin muhtemelen galaktik merkezden ve oradaki süper kütleli kara delikten kaynaklanan bir tür patlama veya patlamaların sonucu olduğu sonucuna vardılar. Bununla birlikte, gama ve X radyasyonunu üreten mekanizmayı saptamak biraz daha zor oldu.

Simülasyonları kullanarak, Japonya'daki Tokyo Metropolitan Üniversitesi'nden fizikçi Yutaka Fujita, her iki baloncuk grubunu tek seferde açıklayan tek bir açıklama buldu.

Bulduğu X-ışını emisyonu, güçlü, hızlı hareket eden bir rüzgârın, yıldızlararası boşluğu dolduran ince gaza çarparak, plazmada geri yankılanarak o enerjik parıltıya neden olan bir şok dalgası üretmesinin ürünüdür.

Malzeme kara deliğe doğru düşerken ısınır ve ışık saçar. Malzemenin bir kısmı, parçacıkları ışık hızına yakın hıza çıkarmak için bir senkrotron görevi gören kara deliğin dışındaki manyetik alan çizgileri boyunca yönlendirilir. Bunlar, kara deliğin kutuplarından güçlü iyonize plazma jetleri olarak fırlatılır ve milyonlarca ışık yılı boyunca uzaya fırlar.

Buna ek olarak, kozmik rüzgarlar da vardır: Kara deliğin yörüngesinde dönen malzeme tarafından savrulan ve daha sonra uzaya fırlayan yüklü parçacık akışları.

Yay A * şu anda sessiz olsa da bu her zaman böyle olmamıştır. Yeterince dikkatli bakın ve Fermi baloncukları gibi geçmiş etkinliklerin kalıntılarını galaktik düzlemin etrafındaki boşlukta pusuda beklerken bulabilirsiniz. Bu kalıntıları inceleyerek, bu etkinliğin ne zaman ve nasıl gerçekleştiğini anlayabiliriz.

Fujita'nın Fermi baloncuklarına girişi, NASA ve Japon Uzay Ajansı (JAXA) tarafından ortaklaşa işletilen, artık kullanımdan kaldırılmış olan Suzaku X-ray uydusundan elde edilen verilere dayanmaktadır. Baloncuklarla ilişkili X-ışını yapılarının Suzaku gözlemlerini alındı ve bunları kara delik besleme süreçlerine dayalı olarak yeniden üretmeye çalışmak için sayısal simülasyonlar gerçekleştirdi.

Fotoğraf: Fermi kabarcıklarını çevreleyen yapıları gösteren şematik. (Y. Fujita, MNRAS, 2022)

Bulunan en olası senaryo, 10 milyon yıl boyunca ölçülen ve oldukça yakın zamanda sona eren geçmiş bir beslenme olayından saniyede 1.000 kilometre hızla esen bir kara delik rüzgarıdır. Rüzgâr dışa doğru yayılırken, yüklü parçacıklar yıldızlararası ortamla çarpışarak balonun içine geri dönen bir şok dalgası üretir. Bu ters şok dalgaları, baloncukların içindeki malzemeyi ısıtarak parlamasına neden olur.

Fujita tarafından geliştirilen sayısal simülasyonlar, X-ışını yapısının sıcaklık profilini doğru bir şekilde yeniden üretti.

Ayrıca galaktik merkezden tek bir patlayıcı patlama olasılığı da araştırıldı ve Fermi baloncuklarını yeniden oluşturamadı. Bu, galaktik merkezden gelen yavaş ve istikrarlı bir rüzgârın, gizemli yapıların büyük olasılıkla atası olduğunu gösteriyor.

Makale, Royal Astronomical Society'nin Aylık Bildirimlerinde yayınlandı.