Samanyolu'ndan Genişleyen Dev Baloncuklar

Samanyolu düzleminin altında ve üstünde, binlerce ışık yılı boyunca uzanan iki dev baloncuk kümesi, aralarındaki önemli farka rağmen, aynı olay tarafından üretilebilirdi.

Bunlara Fermi baloncukları ve eROSITA baloncukları deniyor ve gökbilimciler, Samanyolu'nun merkezindeki Sagittarius A* adlı süper kütleli kara deliğin etkinliğinin sonucu olduğuna inanıyorlar. Bir baloncuk seti diğerinden çok daha büyük olduğu için, bunların aynı anda mı yoksa ayrı olaylar tarafından mı üretildiği netlik kazanmadı.

2010 yılında tespit edilen ve gama radyasyonu yayan sıcak gaz ve manyetik alanlarla dolu Fermi kabarcıkları, galaktik düzlemin üstünde ve altında 9 kiloparsek (29.354 ışık yılı) uzanır ve toplam 18 kiloparsek büyüklüğündedir. Mikrodalga bulanıklığı olarak adlandırılan bir mikrodalga muadili de vardır.

X-radyasyonu yayan eROSITA kabarcıkları, galaktik merkezden her iki yönde yaklaşık 14 kiloparsek (45.661 ışık yılı) uzanır ve toplam 28 kiloparsektir. Bu boyutta Fermi baloncuklarını tamamen yutarlar.

Yine de eROSITA baloncuklarının tam kapsamı keşfedilmeden önce bile, 2020 tarihli bir makalede ayrıntılı olarak, bilim insanları muhtemelen aynı patlama tarafından üretildiğini düşündüler. İki baloncuk grubu, bir şekilde bağlantılı olduklarını düşündürecek şekilde oldukça benzer şekillere sahiptir.

Baloncuklar galaktik merkezden yayıldığından ve diğer galaksilerde benzer baloncuklar görüldüğünden, Fermi ve eROSITA baloncuklarının yıldız patlaması olarak bilinen yüksek bir yıldız oluşumu döneminden ziyade Sgr A* ile ilişkili olması muhtemel görünüyor.

Tayvan'daki Ulusal Tsing Hua Üniversitesi'nden Hsiang-Yi Karen Yang liderliğindeki bir gökbilimci ekibi, gördüğümüz gibi baloncuklar üretebilecek süper kütleli kara delik aktivitesini daraltmak için sayısal simülasyonlar kullandı. Araştırmacılar, Sgr A*'dan esen dev rüzgarlar veya astrofiziksel jetler olmak üzere iki olası fenomen arasından seçim yaparak astrofizik jetlerin daha makul olduğunu buldular.

Makalelerinde "eROSITA baloncuklarının saptanmasından önce, Fermi baloncuklarının ve mikrodalga bulanıklığının fiziksel kökeni hararetle tartışılıyordu" diye yazıyorlar. "Yeni eROSITA verilerinin, bu iki senaryoya ek kısıtlamalar koymamıza izin veren çok önemli bilgiler sağladığını ve gama ışını, X ışını ve mikrodalga görüntüleri ile spektrumların kombinasyonunun, galaktik gezegenin geçmişteki jet aktivitesini kuvvetle önerdiğini gösteriyoruz.

Sgr A* şimdi oldukça sessiz, sadece ara sıra patlamalar yayıyor. Bu aktif bir galaktik çekirdek olarak sınıflandırdığımız şey değil; bu, etrafındaki devasa bir buluttan aktif olarak beslenen bir galaktik süper kütleli kara delik. Yani, farklı türde çıkışları olan karmaşık bir süreçtir.

Bir kara deliğin etrafındaki boşluk çok karmaşık hale gelir. Malzeme, suyun bir drenaj etrafında dönmesi gibidir. Bu jetlerin, toplanma diskinin iç bölgesinden olay ufkunun dışındaki manyetik alan çizgileri boyunca hunilenen küçük bir malzeme fraksiyonundan oluştuğu düşünülmektedir.

Manyetik alan çizgileri bir senkrotron görevi görerek bu malzemeyi kara deliğin kutup bölgelerine hızlandırır ve burada inanılmaz hızlı iyonize plazma jetleri şeklinde uzaya fırlatılır.

Yang ve ekibi tarafından yapılan simülasyon, Sgr A*'nın yaklaşık 2,6 milyon yıl önce aktif olduğunu, jetleri yaklaşık 100.000 yıl boyunca uzaya fırlattığını ve galaktik halenin yıldızlararası ortamına ittiğini varsayıyordu.

Bu varsayımlar, gözlemlenen Fermi ve eROSITA baloncuklarına çok benzeyen baloncuk kümelerinin düzgün bir şekilde yeniden incelenmesini sağladı.

Fotoğraf: Mor renkte gama ışını baloncukları ve mavi renkte X ışını.

Araştırmacılar, jetler ve yıldızlararası ortamın ortam gazı arasındaki büyük basınç kontrastının, jetlerin galaksi kümelerinde gözlemlenen radyo kabarcıklarına benzer şekilde bir çift "koza" veya "kabarcık" halinde genişlemesine neden olduğunu buldu.

Günümüzde kozalar büyümüş ve Galaktik düzlemden ~7,5 kiloparsek yüksekliğe ulaşmıştır. Galaktik merkezden taşınan kozaların içindeki kozmik ışın elektronları, yıldızlararası radyasyon alanı ile etkileşir ve gama ışını içinde parlar.

Kara delikten gelen aynı enerji enjeksiyonu ve ardından koza genişlemesi, galaktik hale içindeki gazı süpersonik hızlarla galaktik haleden uzağa iterek dışa doğru yayılan bir şok oluşturdu. Şok cephesinde, gazın sıkıştırılması yerel gaz yoğunluğu, eROSITA kabarcıkları olarak kendini gösteren X-ışını bandında gelişmiş termal Bremsstrahlung (frenleme) emisyonu üretir.

Yüksek toz seviyeleri nedeniyle, galaktik merkezin içini görmek çok zordur. Baloncuklar yaklaşık 2,6 milyon yıl önce jetler tarafından üretildiyse, bu bize tarihi hakkında bazı ipuçları veriyor. Ekibin modeli, jetler fırlatıldığında manyetik alanların ve radyasyonun bastırıldığını gösteriyor. Bunun meydana gelebileceği mekanizmaları keşfetmek, gelecekteki bir analizin konusu olabilir.

Araştırmacılar, "Gelecekteki araştırmalar, bu enerjik geri bildirimin Samanyolu Gökadamızın evrim tarihi üzerindeki etkisini ve bu olayın Evrendeki süper kütleli kara delik-galaksi birlikte evriminin daha geniş resmine nasıl uyduğunu daha fazla ortaya çıkaracak" diye yazıyor. "

Araştırma Nature Astronomy'de yayınlandı.