Een paar gigantische gammastraalbellen gecentreerd op de kern van het Melkwegstelsel werd 10 jaar geleden ontdekt door de Fermi Gamma-ray Space Telescope. Maar hoe deze zogenaamde "Fermi-bubbels" ontstonden, was een raadsel.

Onlangs, echter, onderzoekers van het Shanghai Astronomical Observatory (SHAO) van de Chinese Academie van Wetenschappen hebben een nieuw model gepresenteerd dat, Voor de eerste keer, verklaart tegelijkertijd de oorsprong van zowel de Fermi-bellen als de biconische röntgenstructuur van het galactische centrum, die in 2003 werd ontdekt.

Volgens dit model is de twee structuren zijn in wezen hetzelfde fenomeen en werden veroorzaakt door de voorwaartse schok die werd aangedreven door een paar jets afkomstig van Sagittarius A* (Sgr A*) - het superzware zwarte gat dat op de loer ligt in het galactische centrum - ongeveer vijf miljoen jaar geleden. De studie werd gepubliceerd in The Astrofysisch tijdschrift .

Fermibellen zijn twee kolossale klodders gevuld met zeer heet gas, kosmische straling en magnetische velden. Hoewel ze met het blote oog niet te zien zijn, ze zijn erg helder in diffuse gammastraling. Bij gammastraling, de Fermi-bellen hebben zeer scherpe randen en de randen vallen goed samen met een röntgenstructuur die de galactische biconische röntgenstructuur wordt genoemd.

Als we de zeer vergelijkbare randen van Fermi-bellen en de biconische röntgenstructuur van het galactische centrum zien, de SHAO-onderzoekers realiseerden zich dat deze structuren dezelfde oorsprong zouden kunnen hebben. Verder, de biconische röntgenstructuur zou natuurlijk kunnen worden verklaard door de schok-gecomprimeerde dunne schil van heet thermisch gas, aangedreven door een energie-uitbarsting uit het verleden vanuit het galactische centrum.

In eerdere theoretische modellen en computersimulaties van de Fermi-bellen, twee belangrijke concurrerende energiebronnen werden voorgesteld, d.w.z., stervorming in het galactische centrum en Sgr A*. Echter, bij beide modellen de Fermi-bubbels worden uitgelegd als ejecta-bubbels, terwijl de voorwaartse schok zich altijd veel verder van de rand van de Fermi-bubbels bevindt. Met andere woorden, deze modellen konden de Fermi-bellen en de biconische röntgenstructuur van het galactische centrum niet tegelijkertijd verklaren.

In tegenstelling tot, het theoretische model in deze studie, voorgesteld door Guo Fulai en zijn afgestudeerde student Zhang Ruiyu van SHAO, gebruikte computersimulaties om voor het eerst aan te tonen dat de Fermi-bellen en de biconische röntgenstructuur van het galactische centrum hetzelfde fenomeen zijn.

Bij dit model is de rand van de Fermi-bubbels is de voorwaartse schok die wordt aangedreven door een paar jets die ongeveer vijf miljoen jaar geleden uit Sgr A* kwamen. "Een goede zaak van dit model is dat de energie en leeftijd van de Fermi-bubbels vrij goed kunnen worden beperkt door de röntgenwaarnemingen, " zei de corresponderende auteur Guo Fulai. De leeftijd van de bellen die in deze studie worden afgeleid, komt ook overeen met die afgeleid van recente ultraviolette waarnemingen van enkele hogesnelheidswolken langs vele zichtlijnen naar het bellengebied.

Het nieuwe model geeft aan dat de totale energie die tijdens de Fermi-bubbelgebeurtenis door het superzware zwarte gat wordt geïnjecteerd, dicht in de buurt komt van die van ongeveer 20, 000 supernova's. De totale materie die tijdens deze gebeurtenis door Sgr A* wordt verbruikt, is ongeveer 100 zonsmassa's.

"Een ander zeer interessant ding dat we in onze studie hebben gevonden, is dat als de bellen en de biconische röntgenstructuur dezelfde oorsprong hebben, het is zeer onwaarschijnlijk dat ze worden geproduceerd door stervorming of winden van zwarte gaten, " zei Guo. In de buurt van het galactische centrum, de biconische röntgenstructuur heeft een zeer smalle basis, terwijl de voorwaartse schok die wordt veroorzaakt door stervorming of winden van zwarte gaten zich gemakkelijk kan voortplanten over grote afstanden, wat leidt tot een basis die veel breder is dan waargenomen.

In tegenstelling tot, gecollimeerde jets deponeren het grootste deel van de energie snel op grote afstanden langs de straalrichting, natuurlijk leidend tot een smalle basis voor het schokfront nabij het galactische vlak. Het superzware zwarte gat in onze eigen Melkweg is de afgelopen jaren zeer rustig geweest zonder enig bewijs van huidige straalactiviteiten, maar "onze studie suggereert sterk dat er ongeveer vijf miljoen jaar geleden een paar krachtige jets uit voortkwamen, duurde ongeveer een miljoen jaar, en produceerde de gigantische Fermi-bellen die we vandaag de dag nog steeds zien, "voegde Guo eraan toe.