Seit Jahrzehnten diskutieren Astronomen, ob der Punkt in Weltraumfotografien ein eng beieinander liegendes Objekt von geringer Größe oder etwas Großes und Fernes ist. Die neue Röntgensternkarte unterstützt die zweite Option.
Diese Röntgenkarte [anklickbar] zeigt deutlich riesige Blasen, die von der Milchstraßenscheibe auf und ab gehen. Höchstwahrscheinlich wurden sie von einem supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie erzeugt.
Als Peter Limit , Astrophysiker am Deutschen Max-Planck-Institut für außerirdische Physik, erstmals eine neue Karte der heißesten Objekte im Universum entdeckte, erkannte er sofort die Auswirkungen einer galaktischen Katastrophe. Die leuchtend gelbe Wolke wehte Zehntausende von Lichtjahren von der flachen Scheibe der Milchstraße entfernt, und ihr etwas blasseres Gegenstück spiegelte sich in die entgegengesetzte Richtung.
Die Struktur war so offensichtlich, dass es unnötig schien, sie schriftlich ausführlich zu beschreiben. "Allerdings würde Nature keine Veröffentlichung mit einem Bild von uns akzeptieren, und ein Redakteur würde nicht so etwas wie" Ja, ich verstehe "sagen", sagte Limit. "Also mussten wir eine Analyse machen."
Die am 9. Dezember 2020 in der Zeitschrift veröffentlichten Ergebnisse haben eine Idee aus dem Bereich der Grenztheorien in den Mainstream verlagert.
In den 1950er Jahren bemerkten Astronomen erstmals einen Bogen über uns - "nördlich" der galaktischen Ebene, der Radiostrahlen aussendete. In den folgenden Jahrzehnten wurde der "Nordpolargipfel" zu einer Art Rorschach-Himmelstest. Einige haben die relativ eng beieinander liegenden Überreste eines ehemaligen Sterns gesehen. Andere - Anzeichen einer massiven Explosion.
Die Widersprüche entstanden aufgrund der Hauptkopfschmerzen aller Astronomen - Forschern, die in den Weltraum schauen, wird die Tiefenwahrnehmung entzogen. "Wir sehen eine zweidimensionale Karte eines dreidimensionalen Universums", sagte Kaustav Das, ein Forscher am California Institute of Technology.
Mehrere Jahrzehnte lang glaubten Astronomen, dass der Nordpolargipfel Teil unserer galaktischen Region sei. Einige Studien haben argumentiert, dass es mit nahe gelegenen Gaswolken verbunden ist. Andere sahen, wie es die Sterne im Hintergrund verzerrt, und kamen zu dem Schluss, dass dies ein Supernova-Überrest ist - eine Staubwolke, die als Grabstein für einen toten Stern dient.
Aber Yoshiaki Sophue , ein Astronom an der Universität von Tokio, glaubte immer, dass der Nordpolargipfel für eine einfache Wolke von Sternresten zu prätentiös aussah. Er glaubte, dass dieser Bogen Teil einer riesigen unsichtbaren Struktur ist - ein Paar Blasen, die das Zentrum der Galaxie auf beiden Seiten bedecken. 1977 veröffentlichte er Eine Simulation , die digitale Wolken zum Höhepunkt brachte und seitdem jedem, der bereit ist zuzuhören, sagte, dass der Gipfel Zehntausende von Lichtjahren über die Festplatte steigt. Er beschrieb es als eine wachsende Schockwelle einer galaktischen Katastrophe, die vor Millionen von Jahren stattfand.
Aber wenn Sophue Recht hatte, muss ein Zwilling dieser Struktur auch südlich der galaktischen Ebene existieren. Aber Astronomen haben keine Spur davon gesehen, und die meisten von ihnen sind von dieser Theorie nicht überzeugt.
Und dann im Jahr 2010 das Fermi-Gammastrahlenteleskop aufgenommenschwache Gammastrahlenemission von zwei riesigen Hemisphären, die sich über 20.000 Jahre auf beiden Seiten des galaktischen Zentrums erstrecken. Sie waren zu klein für den Nordpolargipfel, aber ansonsten den von Sophue vorhergesagten heißen Gaswolken im galaktischen Maßstab sehr ähnlich. Die Astronomen fragten sich: Wenn es in der Galaxie ein paar Blasen gibt, warum sollte der Gipfel dann nicht Teil des zweiten Satzes sein?
"Die Situation hat sich nach der Entdeckung der Fermi-Blasen dramatisch geändert", sagte Yun Kataoka , ein Astronom an der Waseda-Universität in Japan, der mit Sophue zusammengearbeitet hat.
Die neuen Bilder verstärkten den Meinungswechsel. Sie stammen aus eROSITA, einem 2019 ins Leben gerufenen Röntgenraumteleskop, um die Auswirkungen dunkler Materie auf Galaxienhaufen zu verfolgen. Das eROSITA-Team hat im Juni eine vorläufige Karte veröffentlicht. Dies war das Ergebnis der ersten sechs Monate der Beobachtung.
Die Karte zeigt Röntgenblasen, die seit etwa 45.000 Lichtjahren gewachsen sind und Fermi-Gammablasen enthalten. Es sendet Röntgenstrahlen von einem auf 3-4 Millionen Kelvin erhitzten Gas aus, das sich mit einer Geschwindigkeit von 300-400 km / s ausdehnt. Gleichzeitig fällt die Nordblase nicht nur idealerweise mit dem Nordpolargipfel zusammen - ihr Spiegeldoppel ist auf dem Foto perfekt sichtbar, wie Sophue vorausgesagt hat. "Ich war besonders froh, dass die südliche Blase meiner Simulation so ähnlich war", sagte er.
Die vollständige Interpretation aller Beobachtungen des Nordpolargipfels ist noch weit entfernt - dies ist eine schwierige Aufgabe. Außerdem könnten versehentlich Supernova-Überreste in der Nähe im Vordergrund erscheinen, wodurch sich beide Interpretationen der Beobachtungen als teilweise korrekt herausstellen könnten. Im September verwendeten Das und seine Kollegen die neuesten Methoden zur Beobachtung entfernter Sterne, um zu zeigen, dass sich in einer Entfernung von 450 Lichtjahren Staub befindet - nach galaktischen Maßstäben nur einen Steinwurf entfernt.
In dem zusammengesetzten Bild, in dem Röntgenstrahlen blau und Gammastrahlen rot sind, sind Röntgen- und Fermi-Blasen deutlich sichtbar.
Die Bedeutung von eROSITA-Pilzwolken ist jedoch klar - etwas im Zentrum der Milchstraße ist vor 15 bis 20 Millionen Jahren sehr gut explodiert. Um die Zeit, als die ersten Hyänen und Marder auf der Erde erschienen.
"Ich denke, wir können die Debatte für heute beenden", sagte Limit, der 25 Jahre lang eROSITA entwickelt hat.
Was ist dort explodiert? Gemessen an der Tatsache, dass diese Wolken so groß und heiß waren, gibt es zwei plausible Optionen.
Oder eine Welle von Zehntausenden von Sternen erschien und explodierte - so etwas wie ein Prozess, der in Galaxien mit Sternentstehungsschüben abläuft ... Die Blasen scheinen jedoch sehr sauber zu sein, sie enthalten keine Schwermetallfragmente, die bei explodierenden Sternen dort geblieben sein sollten. "Es gibt dort nur sehr wenige Metalle, daher glaube ich nicht, dass dies auf einen Ausbruch der Sternaktivität zurückzuführen ist", sagte Kataoka [Astronomen nennen alle Elemente, die schwerer als Helium sind, "Metalle" / ca. pro.].
Oder die Explosion muss auf ein supermassereiches Schwarzes Loch im Herzen der Galaxien zurückgeführt werden. Heute ist dieser 4 Millionen Sonnen-Leviathan relativ leise. Aber wenn irgendwann eine große Gaswolke zu nahe kam, würde sich das Schwarze Loch wie ein Suchscheinwerfer entzünden. Sie würde sich nicht nur an unglücklichen Passanten erfreuen, sondern auch die Hälfte ihrer Energie von der Ebene der Scheibe auf und ab streuen und Röntgen- und Fermi-Blasen aufblasen. Obwohl, wie Limit sagt, diese beiden Paare zu unterschiedlichen Zeitpunkten auftreten könnten.
Astronomen haben lange Zeit Galaxien untersucht, die Jets von der Ebene ihrer Scheiben auf und ab schießen, und sich gefragt, warum sich die zentralen supermassiven Schwarzen Löcher in solchen Galaxien besonders aggressiv verhalten. Fermi-Blasen und eROSITA legen nahe, dass der Hauptunterschied im Verhalten einfach auf unterschiedliche Zeitintervalle zurückzuführen sein kann.