Astronomen entdecken riesige Röntgenblasen, die sich über und unter der galaktischen Ebene ausdehnen

Eine neue Untersuchung des Himmels im Röntgenlicht hat eine bisher verborgene Struktur in der Milchstraße enthüllt. Es wurden riesige Blasen aus Röntgenstrahlung aus dem galaktischen Zentrum gefunden, die sich über weite Strecken über und unter der galaktischen Ebene erstrecken.

Sie sind so riesig, dass sie sie verschlingen die bereits bekannten Fermi-Blasen der Gammastrahlung - aber laut einem Team von Astrophysikern unter der Leitung von Peter Predehl vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Deutschland ist es wahrscheinlich, dass die beiden Phänomene irgendwie miteinander verbunden sind.

Der Halo der Milchstraße oberhalb und unterhalb der galaktischen Ebene ist ein ausgezeichneter Ort, um nach Beweisen für vergangene Machenschaften im galaktischen Zentrum zu suchen. Verglichen mit der Scheibe der Milchstraße ist sie relativ materialleer, sodass jegliche energetische Aktivität aus dem galaktischen Zentrum als Schock- und Auswurfstrukturen im interstellaren Medium erkennbar sein könnte.

So interpretieren Astronomen die Fermi-Blasen. Diese 2010 vom Fermi-Gammastrahlenteleskop entdeckten Strukturen sind mit heißem Gas und Magnetfeldern gefüllt, die Gammastrahlung aussenden und sich vom galaktischen Zentrum aus ausdehnen. Sie erstrecken sich über neun Kiloparsec (29.354 Lichtjahre) in jede Richtung, was einer Gesamtgröße von 18 Kiloparsec entspricht.

Es wird angenommen, dass diese Blasen ein Beweis für frühere Aktivitäten in der Region sind, obwohl wir immer noch nicht wissen, um welche Aktivitäten es sich dabei handeln könnte.

Zu den Optionen gehören Starburst-Aktivitäten, bei denen eine enorme Anzahl von Sternen geboren wird, oder ein Ausbruch des derzeit ruhenden Supermassereichs schwarzes Loch im galaktischen Zentrum, damals, als es noch etwas aktiver war.

Diese neue Entdeckung könnte einen Kontext liefern, der Wissenschaftlern hilft, das Geheimnis der Fermi-Blasen zu interpretieren.

Die Fermi-Blasen (rot) und die eROSITA-Blasen (cyan). (Predehl et al., Nature, 2020)

Die Ergebnisse stammen von eROSITA, einem Röntgenteleskop an Bord des Weltraumobservatoriums Spektr-RG. Die im Juli 2019 gestartete Mission besteht darin, die tiefste Himmelsdurchmusterung im Röntgenwellenlängenbereich durchzuführen. Und mit seiner unglaublichen Empfindlichkeit kann es Strukturen abbilden, die kein anderes Instrument klar erkennen konnte.

Diese Strukturen sind riesig und erstrecken sich vom galaktischen Zentrum aus in beide Richtungen über 14 Kiloparsec (45.661 Lichtjahre). Bei dieser Größe umhüllen sie die Fermi-Blasen vollständig. Aber – obwohl wir immer noch nicht wissen, was die genaue Ursache der Blasen ist – glauben Predehl und sein Team, dass sie durch dasselbe Ereignis entstanden sind.

Von besonderem Interesse bei den Beobachtungen waren Strukturen, die von eROSITAs Vorgänger ROSAT abgebildet wurden. Obwohl diese Strukturen aufgrund der geringeren Auflösung und Empfindlichkeit von ROSAT nur teilweise sichtbar waren, wurden bereits Verbindungen zu den Fermi-Blasen hergestellt. Mit den eROSITA-Daten wurden diese Zusammenhänge erst deutlicher.

„Die von eROSITA entdeckten Fermi-Blasen und die großräumige Röntgenemission weisen eine bemerkenswerte morphologische Ähnlichkeit auf“, schrieben die Forscher in ihrer Arbeit .

„Wir schlagen daher vor, dass die Fermi-Blasen und die eROSITA-Struktur physikalisch miteinander verbunden sind, und bezeichnen letztere als ‚eROSITA-Blasen‘.“ „Unsere Entdeckung bestätigt den zuvor vermuteten gemeinsamen Ursprung der beiden Objekte.“

Fermi-Blasen in Lila, eROSITA-Blasen in Gelb. (Predehl et al., Nature, 2020)

Auch wenn sie möglicherweise verwandt sind, gibt es einige wichtige Unterschiede zwischen den Fermi-Blasen und den eROSITA-Blasen. Erstens haben die Fermi-Blasen eine elliptische Form; die eROSITA-Blasen wirken fast kugelförmig.

Zweitens seien die eROSITA-Blasen viel größer und in ihrer Größe mit der galaktischen Scheibe vergleichbar, sagten die Forscher.

Sie beobachten auch zwei markante Strukturen in den eROSITA-Blasen. Da ist die äußere Grenze der eROSITA-Blasen, die im Röntgenlicht hell ist, was darauf hindeutet, dass das Gas an der Grenze heißer ist als das Gas um sie herum. Das steht im Einklang mit einer Schockfront, die sich durch den galaktischen Halo ausbreitet, verbunden mit einem Vorwärtsschock, der mit dem Einsetzen des energetischen Ereignisses verbunden ist, das die Blasen verursacht hat.

Die andere Struktur ist eine Grenze zwischen den eROSITA-Blasen und den darin befindlichen Fermi-Blasen. Das Team interpretiert dies als eine Kontaktdiskontinuität – die Grenze, die das schockerhitzte interstellare Medium außerhalb der Fermi-Blasen vom schockierten Ausfluss in ihnen trennt.

Die Tatsache, dass sie durch dasselbe Ereignis erzeugt wurden, kann dazu beitragen, die Entstehung der Fermi-Blasen einzuschränken, da das Aufblasen der eROSITA-Blasen deutlich mehr Energie erfordern würde. Die Starburst-Aktivität könnte zum Beispiel die eROSITA-Blasen aufgeblasen haben, aber die Blasen befinden sich genau an der Grenze der Energieproduktion durch Starburst-Aktivität.

Andererseits befinden sie sich bequem im Energiebereich eines aktiven galaktischen Kerns – eines galaktischen supermassereichen Schwarzen Lochs, das aktiv Material ansammelt und dabei starkes Material produziert Rückmeldung Ausflüsse in Form von Jets und Winden. Und auch die mit der Sternentstehung verbundene Supernova-Aktivität könnte ausreichend Energie produzieren.

Wie auch immer, die neue Entdeckung liefert uns einige interessante neue Informationen. Man geht beispielsweise davon aus, dass Galaxien durch Rekondensation von abkühlendem Plasma wachsen, das beim Kollaps der Galaxien erhitzt wurde Dunkle Materie Heiligenschein. Die eROSITA-Blasen sind ein direkter Beweis dafür, dass das Plasma erneut erhitzt werden kann.

Wir haben auch einen neuen Kontext für Nordpolarsporn , eine heiße, röntgenhelle Blase am Nordhimmel. Es war schwer, dieses Objekt herauszufinden, da man kaum sagen kann, wie weit es entfernt ist.

Einige Astronomen haben es mit Supernovae und Sterngeburten in Verbindung gebracht relativ kurze Distanz . Andere dachten, es könnte viel weiter weg sein, mit Abflüssen verbunden vom galaktischen Zentrum. Die Ergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass es möglicherweise mit den eROSITA-Blasen zusammenhängt.

Ein längerer und genauerer Blick auf die gigantischen Strukturen – nicht nur im Röntgenlicht, sondern auch mit anderen Instrumenten – kann uns helfen, Antworten auf diese offenen Fragen zu finden. Und wie es wissenschaftliche Beobachtungen zu tun pflegen, führen sie uns hoffentlich zu noch tieferen Beobachtungen.

Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .