Illustration der Fermi-Blasen. (NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio) Im Zentrum unserer Galaxie ist viel los. Der Kern der Milchstraße beherbergt einen Supermassereichen schwarzes Loch So massiv wie 4 Millionen Sonnen namens Sagittarius A*, und die Umgebung um ihn herum ist intensiv.
Aus dieser Region weht ein nuklearer galaktischer Wind. Es hat zwei riesige Gammastrahlenblasen oberhalb und unterhalb der galaktischen Ebene herausgearbeitet, die sich insgesamt 50.000 Lichtjahre in den Weltraum erstrecken. Diese Fermi-Blasen sind komplex und enthalten eine Mischung aus verschiedenen Gasen und kosmischer Strahlung.
Aber Astronomen haben gerade etwas Neues entdeckt. In den Fermi-Blasen befinden sich Hochgeschwindigkeitsklumpen aus kaltem molekularem Gas – dem Stoff, aus dem Sterne bestehen. Noch schlimmer ist, dass sie nicht sicher sind, wie das galaktische Zentrum das Gas „wie Kugeln“ ausspucken konnte, so die Forscher.
„Der Wind im Zentrum der Milchstraße ist seit der Entdeckung der sogenannten Fermi-Blasen vor einem Jahrzehnt Gegenstand zahlreicher Debatten“, sagte die Astrophysikerin Naomi McClure-Griffiths von der Australian National University.
„Wir haben beobachtet, dass nicht nur heißes Gas aus dem Zentrum unserer Galaxie kommt, sondern auch kaltes und sehr dichtes Gas.“ „Dieses kalte Gas ist viel schwerer und bewegt sich daher weniger leicht.“
Um die Wolken aus dichtem, kaltem molekularem Gas zu finden, untersuchten die Forscher zuvor identifizierte Wolken von Atomarer Wasserstoff in den Blasen, mit dem Atacama Pathfinder-Experiment Radioteleskop, um nach ihrer spektralen Signatur zu suchen.
Tatsächlich fanden sie es in beträchtlichen Mengen: zwei Wolken, die mindestens 380 bzw. 375 Sonnenmassen an molekularem Gas enthielten und sich mit 240 Kilometern pro Sekunde bzw. 300 Kilometern pro Sekunde bewegten.
Es schien mit dem wärmeren Medium vermischt zu sein, wobei die Signatur darauf hindeutete, dass das kalte molekulare Gas gerade zerstört werden könnte. Das ist faszinierend, denn solch extrem kalte, extrem dichte molekulare Gaswolken sind genau das, was für die Sternentstehung erforderlich ist.
„Galaxien können wirklich gut darin sein, sich selbst ins eigene Bein zu schießen“, sagte McClure-Griffiths.
„Wenn man viel Masse austreibt, verliert man einen Teil der Materie, die zur Bildung von Sternen verwendet werden könnte, und wenn man genug davon verliert, kann die Galaxie überhaupt keine Sterne mehr bilden.“ Es ist also irgendwie aufregend, Hinweise darauf zu sehen, dass die Milchstraße dieses sternbildende Gas verliert – man fragt sich, was als nächstes passieren wird!“
Was die Fermi-Blasen betrifft, ist das wirklich eine offene Frage. Diese Blasen geben seit ihrer Entdeckung Rätsel auf, da nicht klar ist, was sie verursacht hat. Was auch immer es war, es fand vor mehreren Millionen Jahren statt und es gibt zwei konkurrierende Erklärungen.
Der erste ist ein Ausbruch der Sternentstehung in einer Wolke aus molekularem Gas um Sgr A*, der eine Reihe von Supernovae vom Typ II und starke Sternwinde erzeugt hätte. Dies ist ein Modell, bei dem das galaktische Zentrum zwei riesige Blasen in den Weltraum geschleudert haben könnte.
Das zweite Szenario – und eines, das es zu geben scheint mehr Unterstützung - ist, dass Sgr A* irgendwann vor ein paar Millionen Jahren einen Snack zu sich nahm und einen Klumpen Material verschluckte. Aktive Akkretion durch ein Schwarzes Loch kann Jets von den Polen ausstoßen, wenn Material entlang der Außenseite des Ereignishorizonts kanalisiert wird, oder Winde von der schnell wirbelnden Materialscheibe, die sich spiralförmig in das Objekt hineinbewegt.
Wir haben ähnliche Prozesse beobachtet andere Galaxien , aber sie haben keine solide Antwort gegeben. Entfernte Galaxien haben oft größere, aktivere supermassereiche Galaxien Schwarze Löcher und höhere Sternentstehungsraten, sodass sie mehr Material produzieren können. Außerdem sind sie weiter entfernt, sodass wir ihre Blasen nicht im Detail sehen können.
Diese neue Forschung beantwortet die Frage auch nicht wirklich. Tatsächlich wirft es ein großes Problem auf – denn weder die Sternentstehung noch die Akkretion von Schwarzen Löchern auf den Niveaus, die wir im galaktischen Zentrum beobachtet haben, scheinen eine brauchbare Quelle zu sein.
Es ist möglich, dass die periodische Sternentstehung in den letzten 50 Millionen Jahren teilweise die ausgestoßene Gasmenge erklären könnte, aber Modelle deuten darauf hin, dass solche Wolken eine recht kurze Lebensdauer haben – und es ist nicht klar, wie lange sie bei hoher Beschleunigung überleben würden, insbesondere in a heißer Wind.
Es ist auch möglich, dass das sich schnell bewegende kalte Gas direkt im Ausfluss entsteht, indem langsame, kühle Wolken und schnelle, heiße Winde vermischt werden. Dies würde mehrere Probleme lösen, aktuelle Simulationen waren jedoch nicht in der Lage, den gesamten Prozess nachzubilden.
Es handelt sich um ein heikles Problem, mit dem sich das Team weiterhin befasst, in der Hoffnung, molekulare Gastracer im Kernwind gezielt beobachten zu können, um ein detaillierteres Verständnis ihrer Bewegung und Wechselwirkung mit dem heißen Gas zu erlangen um sie herum.
„Wir sind immer noch auf der Suche nach dem entscheidenden Beweis, aber je mehr wir darüber erfahren, desto komplizierter wird es“, sagte der Astrophysiker und Hauptautor Enrico Di Teodoro von der Johns Hopkins University.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .