Новые открытия в космосе. СРГ/eROSITA увидел след взрыва центра Галактики

© Изображение из статьи P. Predehl, R.A. Sunyaev, et al.Наложение карт нашей Галактики, полученных телескопами СРГ/еРОЗИТА и «Ферми» (NASA). Диффузное рентгеновское излучение, регистрируемое телескопом СРГ/еРОЗИТА (0.6–1 кэВ, обозначено оттенками голубого), окружает область более жесткого излучения (гигаэлектрон-вольты, обозначено красным), получившей название «пузыри Ферми»

Новые открытия в космосе. СРГ/eROSITA увидел след взрыва центра Галактики

Телескоп eROSITA на борту российской астрофизической обсерватории «Спектр-РГ» открыл гигантские структуры, растущие из центра Галактики. Очертаниями они напоминают загадочные «пузыри Ферми», наблюдаемые в гамма-диапазоне. Ученые связывают эти объекты с выбросом энергии в центре Млечного пути, эквивалентной вспышкам ста тысяч сверхновых.

Космический туман рассеивается

В 2010-м две независимые научные группы выявили на основе данных телескопа Fermi-LAT некие образования по обеим сторонам от плоскости нашей Галактики, как бы растущие из ее центра. Они невидимы в оптическом диапазоне, их обнаружили по гамма-излучению.

Этот «туман Ферми» (Fermi haze) совпадал по расположению и очертаниям с «микроволновым туманом», открытым несколькими годами ранее по данным зонда NASA WMAP, наблюдавшим реликтовое излучение Вселенной. Спутник ESA Planck подтвердил эти результаты. Стало понятно, что речь идет об одном и том же явлении, излучающем в разных диапазонах электромагнитного спектра.

Впоследствии выяснилось, что туман этот не простой — объемный, с четкими краями. То есть это, скорее, пузыри, наполненные газом. Согласно основной гипотезе, от пузырей Ферми исходит синхротронное излучение, порождаемое высокоэнергичными электронами, ускоренными магнитными галактическими полями. По другой версии, гамма-излучение — от ускоренных протонов или ядер элементов, взаимодействующих с газом. Тогда должны образовываться высокоэнергичные нейтрино. И если их поймать, теория подтвердится экспериментально. Пока это не удалось.

Происхождение пузырей Ферми — также вопрос дискуссионный. От других микроволновых структур в нашей Галактике, возникших из-за ударных волн от вспышек сверхновых, их излучение отличается большей жесткостью. Возможно, это следствие особо мощных вспышек или галактических ветров, активности сверхмассивной черной дыры в центре Млечного пути или усиленного звездообразования в ее окрестностях. Обсуждали даже аннигиляцию темной материи.

Пузыри Ферми — один из самых интересных объектов современной астрофизики. Эта крупнейшая гамма-излучающая структура в небе пока уникальная. Ничего похожего в других частях Вселенной не нашли. В 2016 году российские и германские ученые обнаружили в данных Fermi-LAT гамма-структуры в гало галактики Андромеды (M31), но коллаборация Ферми не подтвердила, что это пузыри.

И вот сенсация: пузыри в нашей галактике увидела обсерватория «Спектр-РГ», запущенная в июле прошлого года «Роскосмосом» совместно с Европейским космическим агентством. На ее борту два телескопа, работающие в рентгеновском диапазоне, — ART-XC (4-12 килоэлектронвольт) и eROSITA (0,3-2,3 кэВ). Они составляют самые подробные рентгеновские карты всего неба.

Обсерватория «Спектр-РГ» — единственный рентгеновский аппарат, расположенный в точке Лагранжа L2, за пределами орбиты Луны. Научный руководитель миссии — академик Рашид Сюняев. Телескоп eROSITA сделали в Германии, в Институте внеземной физики Общества имени Макса Планка, телескоп ART-XC имени М. Н. Павлинского — в России в ИКИ РАН совместно с РФЯЦ-ВНИИЭФ. «Спектр-РГ» провел пока два раунда полного сканирования неба. В следующие три года предстоит еще шесть обзоров. Эти данные послужат основой самой подробной на данный момент рентгеновской карты видимой части Вселенной.

На карте по данным первого обзора eROSITA видны более миллиона точечных рентгеновских источников, из которых 80 процентов — активные ядра галактик, остальные — звезды Млечного Пути с активными коронами. Предварительный анализ выявил там также примерно 20 тысяч протяженных объектов. Среди них астрономы обнаружили удивительную новую деталь: огромную округлую структуру ниже плоскости Млечного Пути, занимающую существенную часть Южного неба.

© М.Гильфанов, Р.Сюняев, Е.Чуразов (ИКИ), H.Brunner, A.Merloni, J.Sanders (МПЕ)

Карта всего неба СРГ/еРОЗИТА с указанием наиболее ярких и примечательных объектов и протяженных структур. Пузыри еРОЗИТА (светло-желтые) — снизу и сверху от плоскости Галактики (темно-синяя полоса)

Новые открытия в космосе. СРГ/eROSITA увидел след взрыва центра Галактики

1 из 6

Карта всего неба СРГ/еРОЗИТА с указанием наиболее ярких и примечательных объектов и протяженных структур. Пузыри еРОЗИТА (светло-желтые) — снизу и сверху от плоскости Галактики (темно-синяя полоса)

© ESA/Planck Collaboration (microwave); NASA/DOE/Fermi LAT/Dobler et al./Su et al. (gamma rays)

Светлые пятна сверху и снизу плоскости Млечного Пути — пузыри Ферми в микроволновом излучении — по данным аппаратов Planck и Fermi

Новые открытия в космосе. СРГ/eROSITA увидел след взрыва центра Галактики

2 из 6

Светлые пятна сверху и снизу плоскости Млечного Пути — пузыри Ферми в микроволновом излучении — по данным аппаратов Planck и Fermi

© Изображение из статьи P. Predehl, R.A. Sunyaev, et al.

Иллюстрация возможного положения "пузырей еРОЗИТА" (EB, eROSITA bubbles, желтый цвет) и пузырей Ферми (FB, Fermi bubbles, розовый цвет) относительно Галактики и Солнечной системы. Приблизительные размеры структур, полученные в этом исследовании, указаны рядом со стрелками соответствующего цвета

Новые открытия в космосе. СРГ/eROSITA увидел след взрыва центра Галактики

3 из 6

Иллюстрация возможного положения "пузырей еРОЗИТА" (EB, eROSITA bubbles, желтый цвет) и пузырей Ферми (FB, Fermi bubbles, розовый цвет) относительно Галактики и Солнечной системы. Приблизительные размеры структур, полученные в этом исследовании, указаны рядом со стрелками соответствующего цвета

© Изображение из статьи P. Predehl, R.A. Sunyaev, et al.

Наложение карт нашей Галактики, полученных телескопами СРГ/еРОЗИТА и "Ферми" (NASA). Диффузное рентгеновское излучение, регистрируемое телескопом СРГ/еРОЗИТА (0,6-1 кэВ, обозначено оттенками голубого), окружает область более жесткого излучения (гигаэлектрон-вольты, обозначено красным), получившей название пузыри Ферми. Сравнение этих карт указывает на тесную связь между пузырями Ферми и еРОЗИТы. Обращает на себя внимание и высокая яркость плоскости Галактики в гамма-лучах, что обусловлено наличием в ней межзвездного газа и космических лучей

Новые открытия в космосе. СРГ/eROSITA увидел след взрыва центра Галактики

4 из 6

Наложение карт нашей Галактики, полученных телескопами СРГ/еРОЗИТА и "Ферми" (NASA). Диффузное рентгеновское излучение, регистрируемое телескопом СРГ/еРОЗИТА (0,6-1 кэВ, обозначено оттенками голубого), окружает область более жесткого излучения (гигаэлектрон-вольты, обозначено красным), получившей название пузыри Ферми. Сравнение этих карт указывает на тесную связь между пузырями Ферми и еРОЗИТы. Обращает на себя внимание и высокая яркость плоскости Галактики в гамма-лучах, что обусловлено наличием в ней межзвездного газа и космических лучей

© Изображение из статьи P. Predehl, R.A. Sunyaev, et al

Карта диффузного рентгеновского излучения в диапазоне 0,6–1,0 кэВ, полученная телескопом СРГ/еРОЗИТА. Более светлые области вплоть до розового — пузыри еРОЗИТА. Вклад точечных источников был удален

Новые открытия в космосе. СРГ/eROSITA увидел след взрыва центра Галактики

5 из 6

Карта диффузного рентгеновского излучения в диапазоне 0,6–1,0 кэВ, полученная телескопом СРГ/еРОЗИТА. Более светлые области вплоть до розового — пузыри еРОЗИТА. Вклад точечных источников был удален

© РИА Новости / Сергей Мамонтов / 

Космический аппарат "Спектр-РГ" перед отправкой на Байконур в лаборатории НПО имени С. А. Лавочкина. Спектр-РГ" (СРГ) — совместный российско-германский проект орбитальной обсерватории для исследования Вселенной в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения

Новые открытия в космосе. СРГ/eROSITA увидел след взрыва центра Галактики

6 из 6

Космический аппарат "Спектр-РГ" перед отправкой на Байконур в лаборатории НПО имени С. А. Лавочкина. Спектр-РГ" (СРГ) — совместный российско-германский проект орбитальной обсерватории для исследования Вселенной в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения

1 из 6

Карта всего неба СРГ/еРОЗИТА с указанием наиболее ярких и примечательных объектов и протяженных структур. Пузыри еРОЗИТА (светло-желтые) — снизу и сверху от плоскости Галактики (темно-синяя полоса)

2 из 6

Светлые пятна сверху и снизу плоскости Млечного Пути — пузыри Ферми в микроволновом излучении — по данным аппаратов Planck и Fermi

3 из 6

Иллюстрация возможного положения "пузырей еРОЗИТА" (EB, eROSITA bubbles, желтый цвет) и пузырей Ферми (FB, Fermi bubbles, розовый цвет) относительно Галактики и Солнечной системы. Приблизительные размеры структур, полученные в этом исследовании, указаны рядом со стрелками соответствующего цвета

4 из 6

Наложение карт нашей Галактики, полученных телескопами СРГ/еРОЗИТА и "Ферми" (NASA). Диффузное рентгеновское излучение, регистрируемое телескопом СРГ/еРОЗИТА (0,6-1 кэВ, обозначено оттенками голубого), окружает область более жесткого излучения (гигаэлектрон-вольты, обозначено красным), получившей название пузыри Ферми. Сравнение этих карт указывает на тесную связь между пузырями Ферми и еРОЗИТы. Обращает на себя внимание и высокая яркость плоскости Галактики в гамма-лучах, что обусловлено наличием в ней межзвездного газа и космических лучей

5 из 6

Карта диффузного рентгеновского излучения в диапазоне 0,6–1,0 кэВ, полученная телескопом СРГ/еРОЗИТА. Более светлые области вплоть до розового — пузыри еРОЗИТА. Вклад точечных источников был удален

6 из 6

Космический аппарат "Спектр-РГ" перед отправкой на Байконур в лаборатории НПО имени С. А. Лавочкина. Спектр-РГ" (СРГ) — совместный российско-германский проект орбитальной обсерватории для исследования Вселенной в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения

Эта структура симметрична уже известному пятну под названием Северный полярный шпур — соответственно, в Северном небе. Первым его увидел в радиодиапазоне в 1990-е предшественник eROSITA — немецкий рентгеновский телескоп ROSAT.

«Вместе они образуют пару пузырей, которые растут из галактического центра», — пишут ученые из России и Германии в статье, опубликованной на днях в Nature.

Считалось, что Северный полярный шпур образован ударной волной от вспышки ближайшей к нам сверхновой. Однако новые данные заставляют в этом усомниться.

На рентгеновской карте неба «пузыри eROSITA», как назвали обе структуры авторы работы, представлены очень детально. Они похожи на пузыри Ферми и накладываются на них. Вероятно, связаны друг с другом общим происхождением. Но есть ряд отличий. Пузыри Ферми эллиптические, а открытые eROSITA — почти сферические, с радиусом вдоль плоскости Галактики шесть-семь килопарсек, высотой — 14 килопарсек. Кроме того, они гораздо больше — их угловые размеры сравнимы с галактическим диском. Примечательны также яркие края. Это напоминает следы ударных волн от мощных выбросов из центра нашей галактики. Заметна граница с пузырями Ферми.

По размерам и температуре газа пузырей eROSITA ученые вычислили, что на их образование затрачено 1056 эрг энергии, что соответствует вспышкам ста тысяч сверхновых. Это согласуется с оценками энергии вспышек в активных центрах других галактик. В большинстве, включая нашу, находятся сверхмассивные черные дыры. Сейчас объект Стрелец А* в центре Млечного Пути проявляет себя очень слабо, но пару десятков миллионов лет назад он мог быть активен.

Независимо от того, что послужило причиной надувания пузырей eROSITA и Ферми, ученые отмечают их проникновение в гало — невидимые коконы, окутывающие галактики. Гало состоит из разреженного газа, пыли, редких звезд и темной материи. Ударные волны, вызванные активностью в ядре галактики, возмущают гало, надувают пузыри раскаленного газа. Это, в свою очередь, порождает рентгеновское излучение, доступное нашим наблюдениям. Чтобы весь газ в пузырях eROSITA остыл, нужно почти двести миллионов лет — на порядок больше, чем возраст этих структур.

Источник: ria.ru

Добавить комментарий

*

16 − 14 =