Китайские астрономы разгадали тайну происхождения гигантских пузырей Ферми рядом с центром Млечного Пути. Эти структуры, простирающиеся на 25 тысяч световых лет каждая, находятся по обе стороны плоскости галактики и испускают рентгеновские и гамма-лучи. Причиной их возникновения стали релятивистские струи от сверхмассивной черной дыры, которая была активной 5-6 миллионов лет назад. Статья исследователей опубликована в журнале The Astrophysical Journal.
Ученые создали гидродинамическую модель, в которой высокоэнергетические частицы в составе космических лучей ускоряются под воздействием ударных волн от двух релятивистских струй (джетов), испускаемых гигантской черной дырой Sgr A* в ядре галактики. Эти плазменные струи, скорость которых достигает околосветовых значений, направлены в противоположные стороны, а их протяженность может составлять десятки тысяч световых лет. Джеты сталкиваются с межзвездным газом и нагревают его, заставляя испускать рентгеновское излучение.
Результаты моделирования показали, что температура межзвездного газа, который находится за ударной волной ближе к центру галактики, достигает приблизительно 0,4 килоэлектронвольт (соответствует 4,6 миллиона градусов Цельсия). Это значение согласуется с данными наблюдений рентгеновского излучения космической обсерваторией ROSAT. Регион, испускающий рентгеновские лучи, имеет Х-образую биконическую форму и совпадает с краями пузырей Ферми, которые сужаются к центру галактики, что не вписывалось в ранее предложенные модели, объясняющие происхождение этих структур.
Согласно этим моделям, пузыри Ферми могли возникнуть в результате либо активного образования и взрывов звезд ближе к ядру Млечного Пути, либо они сформированы материалом, выброшенным из активного галактического ядра. Эти сценарии не могли объяснить наличие пузырей и узкой биконической структуры рентгеновского излучения одновременно. Звездный ветер от черных дыр порождал бы очень широкую ударную волну, и биконическая структура также была бы широкой. Новая работа показывает, что ударные волны от узких струй лучше вписываются в картину происхождения обоих явлений.
Согласно расчетам, полная энергия струй достигала 10 в 55-й степени эргов, что сравнимо со вспышкой 20 тысяч сверхновых (при взрыве сверхновой выделяется примерно 10 в 51-й степени эргов).