Bolhas enormes do tamanho de uma galáxia se erguem acima da Via Láctea

Durante décadas, os astrônomos têm debatido se o ponto nas fotografias do espaço é um objeto de tamanho pequeno espaçado ou algo grande e distante. O novo mapa estelar de raios-X suporta a segunda opção.

Este mapa de raios-X [clicável] mostra claramente bolhas enormes subindo e descendo do disco da Via Láctea. Muito provavelmente, eles foram gerados por um buraco negro supermassivo no centro da Galáxia.



Quando Peter Limit , um astrofísico do Instituto Alemão Max Planck de Física Extraterrestre, notou pela primeira vez um novo mapa dos objetos mais quentes do universo, ele imediatamente reconheceu os efeitos de uma catástrofe galáctica. A nuvem amarela brilhante ondulou dezenas de milhares de anos-luz de distância do disco plano da Via Láctea, e sua contraparte ligeiramente mais pálida refletiu na direção oposta.



A estrutura era tão óbvia que parecia desnecessário descrevê-la em detalhes por escrito. “No entanto, a Nature não aceitaria nossa publicação de uma foto, e um editor não diria algo como 'Sim, entendo'”, disse Limit. "Então, tivemos que fazer algumas análises."



Publicados em 9 de dezembro de 2020 na revista, os resultados levaram uma ideia do campo das teorias de fronteira para o mainstream.



Na década de 1950, os astrônomos notaram pela primeira vez um arco acima de nós - "norte" do plano galáctico, emitindo feixes de rádio. Nas décadas que se seguiram, o "Pico do Pólo Norte" tornou-se uma espécie de teste celestial de Rorschach. Alguns viram os restos relativamente próximos de uma antiga estrela. Outros - evidências de uma explosão massiva.



As contradições surgiram por causa da principal dor de cabeça de todos os astrônomos - os pesquisadores que olham para o espaço são privados da percepção de profundidade. "Vemos um mapa bidimensional de um universo tridimensional", disse Kaustav Das, pesquisador do Instituto de Tecnologia da Califórnia.



Por várias décadas, os astrônomos acreditaram que o Pico do Pólo Norte era parte de nossa região galáctica. Alguns estudos argumentaram que ele está associado a nuvens de gás próximas. Outros, vendo como isso distorce as estrelas em seu fundo, concluíram que se trata de um remanescente de supernova - uma nuvem de poeira que serve de lápide para uma estrela morta.



Mas Yoshiaki Sophue , astrônomo da Universidade de Tóquio, sempre acreditou que o Pico do Pólo Norte parecia pretensioso demais para uma simples nuvem de vestígios estelares. Ele acreditava que este arco é parte de uma enorme estrutura invisível - um par de bolhas, cobrindo o centro da Galáxia em ambos os lados. Em 1977 ele publicou uma simulação que atingiu o pico de nuvens digitais e, desde então, disse a qualquer pessoa pronta para ouvir que o pico se eleva dezenas de milhares de anos-luz acima do disco. Ele o descreveu como uma onda de choque em expansão de um desastre galáctico que aconteceu há milhões de anos.



Mas se Sophue estava certa, então um gêmeo dessa estrutura também deve existir ao sul do plano galáctico. Mas os astrônomos não viram nenhum traço disso, e a maioria deles não está convencida por esta teoria.



E então, em 2010 , o telescópio de raios gama Fermi capturouemissão de raios gama fraca de dois hemisférios enormes que se estendem por cerca de 20.000 anos em cada lado do centro galáctico. Eles eram muito pequenos para o Pico do Pólo Norte, mas de outra forma muito semelhantes às nuvens de gás quente em escala galáctica previstas por Sophue. Os astrônomos se perguntaram: se há algumas bolhas na Galáxia, por que o pico não deveria fazer parte do segundo conjunto?







"A situação mudou drasticamente após a descoberta das bolhas de Fermi", disse Yun Kataoka , astrônomo da Universidade Waseda no Japão que trabalhou com Sophue.



As novas imagens reforçaram a mudança de opinião. Eles foram retirados do eROSITA, um telescópio espacial de raios-X lançado em 2019 para rastrear os efeitos da matéria escura nos aglomerados de galáxias. A equipe da eROSITA lançou um mapa preliminar em junho. Este foi o resultado dos primeiros seis meses de observação.



O mapa mostra bolhas de raios-X que cresceram por cerca de 45.000 anos-luz, que contêm bolhas gama Fermi. Ele emite raios-X de um gás aquecido a 3-4 milhões de Kelvin, expandindo-se a uma velocidade de 300-400 km / s. Ao mesmo tempo, a bolha do norte não coincide idealmente com o Pico do Pólo Norte - seu espelho duplo é perfeitamente visível na foto, como Sophue previu. “Fiquei especialmente feliz em ver a bolha do sul tão semelhante à minha simulação”, disse ele.



A interpretação completa de todas as observações do Pico do Pólo Norte ainda está longe - esta é uma tarefa difícil, além disso, remanescentes de supernovas próximos podem acidentalmente aparecer em seu primeiro plano, devido ao qual ambas as interpretações das observações podem ser parcialmente corretas. Em setembro, Das e seus colegas usaram os métodos mais recentes de observação de estrelas distantes para mostrar que existe algum tipo de poeira a uma distância de 450 anos-luz - pelos padrões galácticos, a apenas alguns passos de distância.





Na imagem composta, onde os raios X estão em azul e os raios gama em vermelho, os raios X e as bolhas de Fermi são claramente visíveis.



No entanto, o significado das nuvens em forma de cogumelo da eROSITA é claro - algo no centro da Via Láctea explodiu muito bem 15-20 milhões de anos atrás. Mais ou menos na época em que as primeiras hienas e martas apareceram na Terra.



“Acho que podemos encerrar o debate por hoje”, disse Limit, que passou 25 anos desenvolvendo o eROSITA.



O que explodiu lá? A julgar pelo fato de que essas nuvens se revelaram tão enormes e quentes, existem duas opções plausíveis.



Ou uma onda de dezenas de milhares de estrelas apareceu e explodiu - algo como um processo acontecendo em galáxias com explosões de formação de estrelas... Porém, as bolhas parecem muito limpas, não há fragmentos de metais pesados ​​nelas, que deveriam ter permanecido lá no caso de estrelas explodindo. "Existem muito poucos metais lá, então não acho que isso seja devido a uma explosão de atividade estelar", disse Kataoka [os astrônomos chamam todos os elementos mais pesados ​​do que o hélio de "metais" / aprox. por.].



Ou a explosão deve ser atribuída a um buraco negro supermassivo localizado no coração das Galáxias. Hoje, esse leviatã solar de 4 milhões é relativamente silencioso. Mas se em algum ponto uma grande nuvem de gás ficasse muito perto dele, o buraco negro pegaria fogo como um holofote. Ela não só festejaria com os infelizes transeuntes, mas também espalharia metade de sua energia para cima e para baixo do plano do disco, inflando raios-X e bolhas de Fermi. Embora, como Limit diz, esses dois casais possam aparecer em momentos diferentes.



Os astrônomos há muito estudam galáxias que disparam jatos para cima e para baixo do plano de seus discos e se perguntam o que faz os buracos negros supermassivos centrais em tais galáxias se comportarem de forma especialmente agressiva. As bolhas de Fermi e eROSITA sugerem que a principal diferença no comportamento pode ser simplesmente devido a diferentes intervalos de tempo.