Исследование eROSITA выявило асимметрию температуры и формы нашего местного горячего пузыря.

Наша Солнечная система находится в среде с низкой плотностью, называемой локальным горячим пузырем (LHB), наполненной тонким газом с температурой в миллион градусов, который излучает в основном мягкие рентгеновские лучи. Команда под руководством ученых из Института внеземной физики Макса Планка (MPE) использовала данные обзора всего неба eROSITA и обнаружила в этом пузыре крупномасштабный градиент температуры, который может быть связан с предыдущими взрывами сверхновых, которые расширяли пузырь и нагревали его. снова.

Богатство данных eROSITA также позволило команде создать новую 3D-модель горячего газа в солнечной среде. Кульминацией этой работы является открытие нового межзвездного туннеля к созвездию Центавра, потенциально соединяющего наш LHB с соседним сверхпузырем. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysicals.

Идея LHB существует уже около полувека и изначально была разработана для объяснения повсеместного рентгеновского фона ниже 0,2 кэВ. Фотоны этой энергии не могут путешествовать очень далеко в межзвездной среде, прежде чем они будут поглощены. В сочетании с наблюдением о том, что в нашем ближайшем окружении почти нет межзвездной пыли, был разработан сценарий, в котором мягкая плазма, излучающая рентгеновские лучи, вытесняет нейтральные материалы в солнечной среде, образуя «локальный горячий пузырь».

Такое понимание нашего непосредственного окружения не обошлось без проблем, особенно после открытия в 1996 году процесса перезарядки солнечного ветра – взаимодействия между ионами солнечного ветра и нейтральными атомами внутри геокороны и гелиосферы Земли, которое испускает рентгеновские лучи с аналогичными энергиями. в ЛХБ. После многих лет анализа теперь пришли к единому мнению, что оба они способствуют мягкому рентгеновскому фону и что LHB должен существовать, чтобы объяснить наблюдения.

Телескоп eROSITA — первая рентгеновская обсерватория, наблюдающая за небом с орбиты, полностью находящейся за пределами геокороны Земли, что позволяет избежать ее загрязнения. Кроме того, время проведения первого обзора всего неба eROSITA (eRASS1) совпало с солнечным минимумом, что значительно снизило загрязнение гелиосферы в результате перезарядки солнечным ветром.

«Другими словами, данные eRASS1, опубликованные в этом году, обеспечивают самое чистое изображение рентгеновского неба, что делает их идеальным инструментом для изучения LHB», — говорит Майкл Юнг из MPE, ведущий автор этой статьи.

Беспрецедентные рентгеновские наблюдения eROSITA

Команда разделила Западное галактическое полушарие примерно на 2000 регионов, извлекла и проанализировала спектры каждого региона. Они также использовали данные ROSAT, предшественника eROSITA, который также был создан MPE и дополняет спектры eROSITA при энергиях ниже 0,2 кэВ.

Они обнаружили четкую температурную дихотомию в LHB: юг галактики (0,12 кэВ; 1,4 МК) немного горячее, чем галактический север (0,10 кэВ; 1,2 МК). Эту особенность можно объяснить последними численными моделями LHB, вызванными взрывами сверхновых за последний миллион лет.

Спектры диффузного рентгеновского фона дают ученым информацию не только о температуре, но и о трехмерной структуре горячего газа. Предыдущая работа той же команды показала, что плотность LHB относительно однородна путем калибровки плотности горячего газа на основе линий видимости на гигантские молекулярные облака, расположенные на поверхности LHB.

Основываясь на этом предположении, они создали новую 3D-модель LHB на основе измеренной интенсивности излучения LHB на каждом луче зрения. Они обнаружили, что, как и ожидалось, LHB имеет большее расширение к полюсам галактики, потому что горячий газ предпочитает расширяться в направлениях наименьшего сопротивления, вдали от галактического диска.

«Это неудивительно, как уже показало исследование ROSAT», — подчеркнул Майкл Фрейберг, один из главных авторов этой работы, который также участвовал в новаторской работе в эпоху ROSAT три десятилетия назад.

«Чего мы не знали, так это существования межзвездного туннеля к Центавру, который создает разрыв в более холодной межзвездной среде (ISM). Этот регион значительно выделяется благодаря значительно улучшенной чувствительности eROSITA и совершенно другой стратегии исследования по сравнению с ROSAT», — добавил Фрейберг.

Авторы этой статьи предполагают, что Туннель Центавра может быть всего лишь локальным примером более крупной горячей сети ISM, поддерживаемой звездной обратной связью по всей галактике — идея, популярная в 1970-х годах, которую до сих пор трудно доказать.

3D-модель солнечного района

В дополнение к 3D-модели LHB команда составила список известных остатков сверхновых, суперпузырей и трехмерную информацию о пыли из литературы и создала интерактивную трехмерную модель солнечной среды.

Некоторые особенности LHB можно легко распознать по такому изображению, например, хорошо известный туннель Большого Пса на галактическом диске, который также может соединять LHB с туманностью Гум или другим сверхпузырем (называемым GSH238+00+09). плотные молекулярные облака (оранжевого цвета), лежащие вблизи поверхности LHB по направлению к Галактическому центру (ГЦ).

Недавние работы показали, что эти облака имеют скорости в радиальном направлении (от нас). Местоположение и скорость облаков можно было бы объяснить, если бы они образовались в результате конденсации увлеченного материала на ранней стадии формирования LHB.

«Еще один интересный факт заключается в том, что Солнце, должно быть, вошло в LHB несколько миллионов лет назад, что очень мало по сравнению с возрастом Солнца», — отметил Габриэле Понти, один из соавторов этой работы. «Это чистое совпадение, что Солнце занимает относительно центральное положение в LHB, поскольку мы постоянно движемся по Млечному Пути».

Информация от: Обществом Макса Планка.