Głęboko w sercu naszej galaktyki czai się czarna dziura. Albo to jest? Chociaż teraz na froncie zachodnim wszystko może być spokojne, mogą istnieć dowody na to, że nasze centrum galaktyczne było kiedyś domem dla dość imponującej działalności - działalności, która mogła obejmować wielokrotne zderzenia i połączenia czarnych dziur, które przelatywały przez galaktyki satelitarne. Dzięki nowym spostrzeżeniom od pary profesorów, Kelly Holley-Bockelmann z Vanderbilt i Tamary Bogdanovic z Georgia Institute of Technology, mamy więcej dowodów wskazujących na niezwykle aktywną przeszłość Drogi Mlecznej.
„Tamara i ja właśnie uczestniczyliśmy w konferencji astronomicznej w Aspen w Kolorado, gdzie ogłoszono kilka nowych obserwacji”, powiedział Holley-Bockelmann. „Był styczeń 2010 r., A burza śnieżna zamknęła lotnisko. Zdecydowaliśmy się wynająć samochód, aby pojechać do Denver. Gdy przejeżdżaliśmy przez burzę, zgromadziliśmy wskazówki z konferencji i zdaliśmy sobie sprawę, że pojedyncze katastroficzne wydarzenie - zderzenie dwóch czarnych dziur około 10 milionów lat temu - może wyjaśnić wszystkie nowe dowody. ”
Teraz wyobraź sobie nocne niebo oświetlone wielką mgławicą, która pokrywa połowę sfery niebieskiej. To nie jest sen, to rzeczywistość. Te masywne płaty promieniowania wysokoenergetycznego znane są jako bąbelki Fermiego i pokrywają obszar około 30 000 lat świetlnych po obu stronach rdzenia Drogi Mlecznej. Chociaż nie możemy ich obserwować bezpośrednio w świetle widzialnym, cząsteczki te poruszają się z prędkością blisko 186 000 mil na sekundę i świecą w zakresie długości fal promieniowania rentgenowskiego i gamma.
Według Fulai Guo i Williama G. Mathewsa z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz: „Pęcherzyki Fermi stanowią wiarygodny dowód na niedawną potężną aktywność odrzutową AGN w naszej Galaktyce, dostarczając nowych informacji na temat pochodzenia populacji halo CR i kanału przez które ogromne czarne dziury w galaktykach dyskowych uwalniają energię sprzężenia zwrotnego podczas ich wzrostu. ”
Jednak w naszym centrum galaktycznym znajduje się nie tylko kilka niesamowitych bąbelków - to lokalizacja trzech najbardziej masywnych gromad młodych gwiazd w królestwie Drogi Mlecznej. W każdym zgrupowaniu, znanym jako gromady centralne, łuki i pięciorplina, znajduje się kilkaset gorących, młodych gwiazd, które przyćmiewają Słońce. Będą żyć krótko, jasno, gwałtownie… wypalą się za kilka milionów lat. Ponieważ żyją szybko i umierają młodo, te gromady gwiazd musiały powstać w ostatnich latach podczas erupcji formowania się gwiazd w pobliżu centrum galaktyki - kolejna wskazówka do tej kosmicznej układanki.
„Ze względu na ich dużą masę i najwyraźniej ciężki MFW gromady w Centrum Galaktyki zawierają jedne z najbardziej masywnych gwiazd w Galaktyce. Jest to ważne, ponieważ masywne gwiazdy są kluczowymi składnikami i sondami zjawisk astrofizycznych we wszystkich skalach wielkości i odległości, od pojedynczych miejsc formowania się gwiazd, takich jak Orion, do wczesnego Wszechświata w czasach reionizacji, kiedy narodziły się pierwsze gwiazdy. Jako składniki kontrolują dynamiczną i chemiczną ewolucję swojego lokalnego środowiska i poszczególnych galaktyk poprzez ich wpływ na energetykę i skład ośrodka międzygwiezdnego. ” mówi Donald F. Figer. „Prawdopodobnie odgrywają one ważną rolę we wczesnej ewolucji pierwszych galaktyk, a istnieją dowody, że są one prekursorami najbardziej energetycznych wybuchów we Wszechświecie, postrzeganych jako rozbłyski promieniowania gamma. Jako sondy określają górne granice procesu formowania się gwiazd, a ich obecność prawdopodobnie kończy dalsze formowanie się pobliskich gwiazd o niższej masie. Są to również znaczące produkty wyjściowe fuzji galaktycznych, galaktyk gwiazdowych i aktywnych jąder galaktycznych. ”
Aby pogłębić tajemnicę, przyjrzyj się bliżej naszej centralnej czarnej dziurze. Ma średnicę około 40 sekund świetlnych i waży około czterech milionów mas Słońca. Zgodnie z tym, co wiemy, powinno to powodować intensywne przypływy grawitacyjne - takie, które powinny ssać w otoczeniu. Jak więc astronomowie odkryli grupy nowych, jasnych gwiazd bliżej niż 3 lata świetlne od horyzontu zdarzenia? Oczywiście mogą być w drodze do zapomnienia, ale dane pokazują, że te gwiazdy się tam utworzyły. To niezły wyczyn, biorąc pod uwagę, że wymagałoby to chmury molekularnej 10 000 razy gęstszej niż ta znajdująca się w naszym centrum galaktycznym! Czy nie powinny tam być również stare gwiazdy? Odpowiedź brzmi: tak, powinno być… ale jest o wiele mniej niż to, co możemy zaobserwować i co przewidują obecne modele teoretyczne.
Holley-Bockelmann nie zamierzał pozwolić, aby problem zniknął. Kiedy wróciła do domu, zwróciła się o pomoc do absolwenta Vanderbilt, Meagana Langa, aby pomóc rozwiązać zagadkę. Następnie zwerbowali Pau Amaro-Seoane z Instytutu Fizyki Grawitacyjnej Maxa Plancka w Niemczech, Alberto Sesana z Institut de Ciències de l'Espai w Hiszpanii oraz asystenta naukowego Vanderbilt, profesora Manodeepa Sinha. Mając tak wiele jasnych umysłów, aby pomóc rozwiązać tę zagadkę, wkrótce doszli do wiarygodnego wyjaśnienia - takiego, które pasuje do obserwacji i pozwala na testowanie prognoz.
Zgodnie z ich teorią galaktyka Drogi Mlecznej zaczęła migrować w kierunku naszego rdzenia. Kiedy połączyła się z naszą galaktyką, jej masa została oderwana, pozostawiając tylko czarną dziurę i niewielki zbiór gwiazd związanych grawitacyjnie. Po kilku milionach lat ta „resztka” ostatecznie dotarła do centrum galaktyki i czarne dziury zaczęły się łączyć. Gdy mniejsza czarna dziura wirowała wokół większej, zaorała ogromne bruzdy gazu i pyłu, popychając ją do większej czarnej dziury i tworząc bąbelki Fermi. Walczące siły grawitacyjne nie były łagodne ... te intensywne pływy były w stanie sprężyć chmury molekularne otaczające jądro do gęstości wymaganej do wytworzenia świeżych, młodych gwiazd. Być może bardzo młode gwiazdy, które teraz obserwujemy w centrum galaktyki?
Jednak na zdjęciu jest coś więcej niż na pierwszy rzut oka. Ta sama orka kosmicznej murawy wypchnęłaby również istniejące starsze gwiazdy z okolic masywnej centralnej czarnej dziury. Jest to scena pasująca do obecnych modeli, w której połączenie czarnej dziury wyrzuca gwiazdy do galaktyki z dużą prędkością… scena, która pasuje do obserwacji braku starych gwiazd na granicach naszej supermasywnej czarnej dziury.
„Siła grawitacji czarnej dziury w galaktyce satelitarnej mogłaby wyciąć prawie 1000 gwiazd z centrum galaktyki” - powiedział Bogdanovic. „Te gwiazdy wciąż powinny ścigać się w przestrzeni kosmicznej, około 10 000 lat świetlnych od ich pierwotnych orbit”.
Czy można to udowodnić? Odpowiedź brzmi tak. Dzięki badaniom na dużą skalę, takim jak Sloan Digital Sky Survey, powinniśmy być w stanie wskazać gwiazdy poruszające się z większą prędkością niż gwiazdy, które nie zostały poddane podobnej interakcji. Jeśli astronomowie tacy jak Holley-Bockelmann i Bogdanovic przyjrzą się twardym dowodom, prawdopodobnie odkryją wiarygodną liczbę gwiazd o dużej prędkości, które potwierdzą ich model połączenia Drogi Mlecznej.
A może po prostu dmuchają bańki?
