Рентгеновское изображение волдырей eROSITA. Изображение предоставлено: лицензия Creative Commons Attribution (CC BY)
В 2020 году астрономы обнаружили большую структуру в форме песочных часов в центре нашего Млечного Пути или рядом с ним. Так называемые «пузыри eROSITA» уже несколько раз предлагались в качестве гипотез, объясняющих их точную природу. Теперь исследовательская группа, состоящая из ученых из Китая и Европы, создала карту региона в высоком разрешении и нашла доказательства того, что две наиболее поразительные структуры не являются независимыми друг от друга.
Пузыри eROSITA — это двумерные структуры, впервые обнаруженные рентгеновским телескопом eROSITA на борту российско-германской космической обсерватории «Спектр-Х-Гамма», выведенной на орбиту в 2019 году. Их форма была удивительно похожа на «пузыри Ферми», которые выступают из центра галактики и были обнаружены десятилетием ранее.
В то время как два пузыря Ферми наблюдались путем обнаружения испускаемых ими гамма- и рентгеновских лучей, пузырьки eROSITA рассматривались как мягкие рентгеновские лучи — фотоны высокой энергии, но с меньшей энергией, чем у рентгеновских лучей, и гораздо меньшей энергии, чем раньше. изображение костей Гамма-лучи.
Пузыри eROSITA в целом крупнее и более энергичны, чем пузыри Ферми, с квазикруглыми лепестками выше и ниже плоскости Млечного Пути, с двумя заметными структурами, обнаруженными в северном пузыре: Северным полярным отрогом (NPS) и Цветком лотоса. Облако (LPC). На двумерной рентгеновской карте они выглядят как две отдельные структуры, и это могут быть две разные трехмерные структуры, которые образуют двумерный пузырь.
Существовали две противоречивые гипотезы, объясняющие пузыри eROSITA: либо пара гигантских пузырей размером 10 000 парсеков, выброшенных из галактического центра, либо структура размером 100 парсек вблизи Солнца, которая расположена по направлению к галактическому центру. (Парсек равен 3,26 светового года.) Трехмерная структура пузырьков eROSITA неизвестна; как двумерные пузыри, они могут выглядеть как тени другого явления.
«Энергия, использованная в этих двух изображениях, различается на три-четыре порядка», — сказал Тэн Лю, астроном из Университета науки и технологий Китая в Хэфэе и ведущий автор нового исследования. «Поэтому решение имеет важные последствия для структуры и истории Млечного Пути».
Хотя астрономам не удалось определить расстояние до рентгеновского излучения пузыря eROSITA, они все же измерили расстояние до пылевых облаков, которые являются частью Млечного Пути. Предыдущее исследование, проведенное Лю, обнаружило три изолированных пылевых облака на расстоянии от 500 до 800 парсеков, форма которых идеально соответствует рентгеновским теням на пузырьках eROSITA, а это означает, что пузырьки находятся еще дальше. Ударный фронт, излучающий поляризованные радиоволны, соединяет Северный Полярный отрог и Облако Педали Лотоса.
Эта работа также показала, что внешнюю границу северного пузыря eROSITA можно легко объяснить как искаженную трехмерную модель, исходящую из центра галактики. Был сделан вывод, что размер пузырьков eROSITA, расположенных в центре галактики, составляет около 10 000 парсеков.
Трехмерная модель пузырьков eROSITA с наклоненной чашкой. Изображение предоставлено: лицензия Creative Commons Attribution (CC BY)
Чтобы ответить на этот вопрос о перспективе, Лю и его товарищи по команде избегали анализа основной части пузырей eROSITA. Они сосредоточились на вопросе, были ли эти пузыри гигантским, далеким пузырем или небольшой структурой вблизи Солнца. Вместо количественных расчетов «мы просто обнаруживаем на глаз некоторые морфологические особенности», сказал Лю, «существование которых является сильным аргументом для ответа на вопрос».
В частности, по прогнозируемой форме трехмерных пылевых облаков можно было сделать вывод, что НПС и LPC находились далеко, по меньшей мере, в 1000 парсеках. Дуги радиоизлучения были обнаружены в темной области между этими двумя структурами («темный» означает отсутствие рентгеновских лучей) и были приписаны ударной волне в передней части пузыря. Сравнивая внешние границы НПС и ЛПК, можно было определить границу северного пузыря.
Такое определение границы можно просто описать как касательную к лучу зрения трехмерной модели чаши, корень которой находится в центре галактики. Из этого группа пришла к выводу, что НПС и ЛПК не являются независимыми, отдаленными структурами, а состоят из одного гигантского пузыря. Они пришли к выводу, что северный пузырь eROSITA, скорее всего, представляет собой пузырь размером 10 000 парсек с корнем в галактическом центре, который был раздут за счет инъекции энергии.
Граница южного пузыря не так четко определена, как граница северного пузыря. Из-за более слабого рентгеновского излучения и некоторых сложных особенностей радиоспектра он кажется более вытянутым и менее наклоненным, чем северный пузырь. Поэтому невозможно определить, открыта ли упомянутая выше южная «чаша» или она фактически закрывается в пузырь.
Относительная простота используемой визуальной методологии показывает, что, по словам Лю, «для решения проблемы не обязательно нужна докторская степень, а нужна идея».
