Vrima e zezë supermasive krijon flluska gjigante në qendër të Rrugës së Qumështit

Në vitin 2020, teleskopi me rreze X eRosita mori imazhe të dy flluskave të mëdha që shtriheshin shumë lart dhe poshtë qendrës së galaktikës sonë.

Që atëherë, astronomët kanë debatuar për origjinën e tyre. Tani, një studim që përfshin studimin e Universitetit të Miçiganit sugjeron se flluskat janë rezultat i një rryme të fuqishme aktiviteti nga vrima e zezë supermasive në qendër të Rrugës së Qumështit. Studimi, i botuar në Nature Astronomy, tregon gjithashtu se avioni filloi të nxirrte materiale rreth 2.6 milionë vjet më parë dhe zgjati rreth 100,000 vjet.

Rezultatet e ekipit sugjerojnë se flluskat Fermi, të zbuluara në vitin 2010, dhe mjegulla e mikrovalës – një mjegull grimcash të ngarkuara afërsisht në qendër të galaktikës – u formuan nga i njëjti rrymë energjie nga vrima e zezë supermasive. Studimi u drejtua nga Universiteti Kombëtar Tsing Hua në bashkëpunim me U-M dhe Universitetin e Wisconsin.

“Gjetjet tona janë të rëndësishme në kuptimin që ne duhet të kuptojmë se si vrimat e zeza ndërveprojnë me galaktikat brenda të cilave ndodhen, sepse ky ndërveprim lejon që këto vrima të zeza të rriten në një mënyrë të kontrolluar në vend që të rriten në mënyrë të pakontrollueshme,” tha astronomi i UM Mateusz Ruszkowski. , një bashkautor i studimit. “Nëse besoni në modelin e këtyre flluskave Fermi ose eRosita që drejtohen nga vrima të zeza supermasive, mund të filloni t’u përgjigjeni këtyre pyetjeve të thella.”

Ekzistojnë dy modele konkurruese që shpjegojnë këto flluska, të quajtura flluska Fermi dhe eRosita sipas teleskopëve që i emërtuan ato, thotë Ruszkowski. E para sugjeron se rrjedhja është nxitur nga një shpërthim bërthamor yjor, në të cilin një yll shpërthen në një supernova dhe dëbon materialin. Modeli i dytë, të cilin gjetjet e ekipit e mbështesin, sugjeron se këto rrjedhje drejtohen nga energjia e hedhur nga një vrimë e zezë supermasive në qendër të galaktikës sonë.

Këto dalje nga vrimat e zeza ndodhin kur materiali udhëton drejt vrimës së zezë, por kurrë nuk kalon horizontin e ngjarjeve të vrimës së zezë, ose sipërfaqen matematikore poshtë së cilës asgjë nuk mund të shpëtojë. Për shkak se një pjesë e këtij materiali hidhet përsëri në hapësirë, vrimat e zeza nuk rriten në mënyrë të pakontrolluar. Por energjia e hedhur nga vrima e zezë zhvendos materialin pranë vrimës së zezë, duke krijuar këto flluska të mëdha.

Vetë strukturat janë 11 kiloparsekë të gjatë. Një parsek është ekuivalent me 3.26 vite dritë, ose rreth trefishi i distancës që drita kalon gjatë një viti. Strukturat, pra, janë gati 36,000 vite dritë të larta.

Për krahasim, galaktika e Rrugës së Qumështit është 30 kiloparsekë në diametër, dhe sistemi ynë diellor qëndron rreth 8 kiloparsekë nga qendra e galaktikës. Flluskat eRosita janë rreth dy herë më e madhe se flluskat Fermi dhe zgjerohen nga vala e energjisë, ose një valë goditëse, e shtyrë nga flluskat Fermi, sipas studiuesve.

Astronomët janë të interesuar në vëzhgimin e këtyre flluskave eRosita në veçanti sepse ato ndodhin në oborrin tonë galaktik në krahasim me objektet në një galaktikë të ndryshme ose në një distancë ekstreme kozmologjike. Afërsia jonë me daljet do të thotë që astronomët mund të mbledhin një sasi të madhe të dhënash, thotë Ruszkowski. Këto të dhëna mund t’u tregojnë astronomëve sasinë e energjisë në avion nga vrima e zezë, për sa kohë është injektuar kjo energji dhe çfarë materiali përbëhet nga flluskat.

“Ne jo vetëm që mund të përjashtojmë modelin e shpërthimit të yjeve, por gjithashtu mund të rregullojmë mirë parametrat që nevojiten për të prodhuar të njëjtat imazhe, ose diçka shumë të ngjashme me atë që është në qiell, brenda atij modeli të vrimës së zezë supermasive”, tha Ruszkowski. “Ne mund të kufizojmë më mirë disa gjëra, të tilla si sasia e energjisë së pompuar, çfarë ka brenda këtyre flluskave dhe sa kohë ishte energjia e injektuar për të prodhuar këto flluska.”

Çfarë ka brenda tyre? Rrezet kozmike, një formë e rrezatimit me energji të lartë. Flluskat eRosita mbyllin flluskat Fermi, përmbajtja e të cilave nuk dihet. Por modelet e studiuesve mund të parashikojnë sasinë e rrezeve kozmike brenda secilës prej strukturave. Injektimi i energjisë nga vrima e zezë fryu flluskat, dhe vetë energjia ishte në formën e energjisë së rrezeve kinetike, termike dhe kozmike. Nga këto forma të energjisë, misioni Fermi mundi të zbulonte vetëm sinjalin e rrezeve gama të rrezeve kozmike.

Karen Yang, autorja kryesore e studimit dhe një asistent profesor në Universitetin Kombëtar Tsing Hua në Tajvan, filloi të punojë në një version të hershëm të kodit të përdorur në modelimin në këtë punim si një studiuese postdoktorale në U-M me Ruszkowski. Për të arritur në përfundimet e tyre, studiuesit kryen simulime numerike të çlirimit të energjisë që marrin parasysh hidrodinamikën, gravitetin dhe rrezet kozmike.

“Simulimi ynë është unik në atë që merr parasysh ndërveprimin midis rrezeve kozmike dhe gazit brenda Rrugës së Qumështit. Rrezet kozmike, të injektuara me avionët e vrimës së zezë, zgjerohen dhe formojnë flluska Fermi që shkëlqejnë në rrezet gama, “tha Yang.

“I njëjti shpërthim largon gazin nga qendra galaktike dhe formon një valë goditëse që vërehet si flluska eRosita. Vëzhgimi i ri i flluskave eRosita na ka lejuar të kufizojmë më saktë kohëzgjatjen e aktivitetit të vrimës së zezë dhe të kuptojmë më mirë historinë e kaluar të galaktikës sonë.”

Modeli i studiuesve përjashton teorinë e shpërthimit bërthamor të yjeve, sepse kohëzgjatja tipike e një shpërthimi yjor bërthamor, dhe për rrjedhojë gjatësia e kohës në të cilën një shpërthim ylli do të injektonte energjinë që formon flluska, është rreth 10 milionë vjet, sipas bashkëautorit të studimit. Ellen Zweibel, profesoreshë e astronomisë dhe fizikës në Universitetin e Wisconsin.

“Nga ana tjetër, modeli ynë aktiv i vrimës së zezë parashikon me saktësi madhësitë relative të flluskave me rreze x eRosita dhe flluskave të rrezeve gama Fermi, me kusht që koha e injektimit të energjisë të jetë rreth një përqind e asaj, ose një e dhjeta e një milion vjetësh. ”, tha Zweibel.

“Injektimi i energjisë mbi 10 milionë vjet do të prodhonte flluska me një pamje krejtësisht të ndryshme. Është mundësia për të krahasuar flluska me rreze x dhe gama, e cila siguron pjesën e rëndësishme që mungon më parë.”

Studiuesit përdorën të dhëna nga misioni eRosita, teleskopi hapësinor me rreze gama Fermi të NASA-s, Observatori Planck dhe Sonda e Anizotropisë së Mikrovalëve Wilkinson.