Hluboko v srdci naší galaxie číhá černá díra. Nebo je to? I když teď na západní frontě může být vše tiché, mohou existovat důkazy, že naše galaktické centrum bylo kdysi domovem nějaké docela působivé činnosti - činnosti, která mohla zahrnovat četné kolizní události a sloučení černých děr, když se škrtila na satelitních galaxiích. Díky novým poznatkům dvojice pomocných profesorů, Kelly Holley-Bockelmann ve Vanderbilt a Tamara Bogdanovic z Technologického institutu v Georgii, máme více důkazů, které ukazují na neuvěřitelně aktivní minulost Mléčné dráhy.
"Tamara a já jsme se právě zúčastnili astronomické konference v Aspenu v Coloradu, kde byla oznámena některá z těchto nových pozorování," řekl Holley-Bockelmann. "Byl leden 2010 a letiště zavřela sněhová bouře." Rozhodli jsme se pronajmout si auto do Denveru. Když jsme projížděli bouří, shromáždili jsme záchytné body z konference a uvědomili jsme si, že jediná katastrofická událost - střet dvou černých děr před asi 10 miliony let - může vysvětlit všechny nové důkazy. “
Nyní si představte noční oblohu osvětlenou obrovskou mlhovinou, která pokrývá polovinu nebeské koule. To není sen, je to realita. Tyto masivní laloky vysokoenergetického záření jsou známé jako bubliny Fermi a pokrývají oblast asi 30 000 světelných let na obou stranách jádra Mléčné dráhy. I když je nemůžeme pozorovat přímo ve viditelném světle, tyto částice se pohybují rychlostí téměř 186 000 mil za sekundu a září zářením vlnových délek rentgenových a gama paprsků.
Podle Fulai Guo a Williama G. Mathewsa z Kalifornské univerzity v Santa Cruz: „Fermiho bubliny poskytují věrohodný důkaz o nedávné silné proudové aktivitě AGN v naší Galaxii, která vrhá nové pohledy na původ populace halo CR a na kanál skrze které masivní černé díry v diskových galaxiích uvolňují energii zpětné vazby během jejich růstu. “
Naše galaktické centrum je však domovem více než jen několika neuvěřitelných bublin - je to umístění tří z nejmasivnějších shluků mladých hvězd v říši Mléčné dráhy. Známé jako shluky centrálních, oblouků a kvintupletů, každý seskupuje domy několik stovek horkých mladých hvězd, které zakrývají Slunce. Budou žít krátké, jasné, násilné životy ... vyhoření za pár milionů let. Protože žijí rychle a umírají mladí, musely se tyto hvězdokupy vytvořit v posledních letech během erupce formace hvězd v blízkosti galaktického centra - další vodítko této kosmické hlavolam.
"Kvůli jejich vysoké hmotnosti a zjevně nejvyššímu MMF obsahují klastry Galaktického centra některé z nejmasivnějších hvězd v Galaxii." To je důležité, protože masivní hvězdy jsou klíčovými ingrediencemi a sondami astrofyzikálních jevů na všech stupnicích velikostí a vzdáleností, od jednotlivých míst formování hvězd, jako je Orion, do raného vesmíru během věku reionizace, kdy se narodily první hvězdy. Jako přísady regulují dynamický a chemický vývoj svého místního prostředí a jednotlivých galaxií prostřednictvím svého vlivu na energetiku a složení mezihvězdného média. “ říká Donald F. Figer. "Pravděpodobně hrají důležitou roli v časném vývoji prvních galaxií a existují důkazy, že jsou předky nejenergetičtějších explozí ve vesmíru, které jsou považovány za výbuchy paprsků gama." Jako sondy definují horní meze procesu formování hvězd a jejich přítomnost pravděpodobně končí další tvorbou blízkých hvězd s nižší hmotností. Jsou také významnými výstupními produkty galaktických fúzí, hvězdných galaxií a aktivních galaktických jader. “
Prohloubení tajemství se blíže podíváme na naši centrální černou díru. Má průměr asi 40 světelných sekund a váží asi čtyři miliony slunečních hmot. Podle toho, co víme, by to mělo vést k intenzivním gravitačním přílivům - těm, které by měly sát v okolí. Jak tedy astronomové odkryli skupiny nových jasných hvězd blíže než 3 světelné roky od horizontu události? Samozřejmě by mohli být na cestě k zapomnění, ale data ukazují, že se tam tyto hvězdy zřejmě formovaly. To je docela výkon, protože by to vyžadovalo molekulární mrak 10 000krát hustší než ten, který se nachází v našem galaktickém centru! Neměly by tam být také staré hvězdy? Odpověď zní ano, mělo by existovat… ale je mnohem méně, než co můžeme pozorovat a jaké současné teoretické modely předpovídají.
Holley-Bockelmann se nechystal problém nechat odpočívat. Když se vrátila domů, získala pomoc od Vanderbiltova postgraduálního studenta Meagan Langa, aby pomohla vyřešit hádanku. Poté najali Pau Amaro-Seoane z Institutu Maxe Plancka pro gravitační fyziku v Německu, Alberta Sesanu z Institutu de Ciències de l'Espai ve Španělsku a Vanderbilt Research Assistant Professor Manodeep Sinha. S tolika jasnými myslími, které pomohly vyřešit tuto hádanku, brzy dospěly k věrohodnému vysvětlení - takovému, které odpovídá pozorování a umožňuje testovatelné předpovědi.
Podle jejich teorie začala satelitní galaxie Mléčná dráha migrovat směrem k našemu jádru. Když se spojila s naší galaxií, její hmota byla odtržena a zanechala pouze svou černou díru a malou sbírku gravitačně vázaných hvězd. Po několika milionech let se tento „zbytek“ nakonec dostal do galaktického centra a černé díry se začaly slučovat. Když se menší černá díra kroužila kolem větší, rozhazovala obrovské brázdy plynu a prachu, tlačila ji do větší černé díry a vytvořila Fermiho bubliny. Souboje gravitačních sil nebyly jemné ... tyto intenzivní přílivy byly docela schopné stlačit molekulární mraky obklopující jádro do hustoty potřebné k produkci čerstvých mladých hvězd. Možná právě mladé hvězdy, které nyní pozorujeme v galaktickém centru?
Na obrázku je však více, než se setká s okem. Stejný orba kosmického trávníku by také vytlačil existující starší hvězdy z blízkosti masivní centrální černé díry. Je to scéna, která se hodí k současným modelům, kde fúze černých děr vyletí do galaxie při vysokých rychlostech ... scéna, která vyhovuje pozorování nedostatku starých hvězd na hranicích naší superhmotné černé díry.
"Gravitační tah černé díry satelitní galaxie mohl vytesat téměř 1 000 hvězd z galaktického centra," řekl Bogdanovič. "Tyto hvězdy by stále měly proběhnout vesmírem, asi 10 000 světelných let od svých původních drah."
Lze něco z toho prokázat? Odpověď je ano. Díky rozsáhlým průzkumům, jako je Sloan Digital Sky Survey, bychom měli být schopni určit hvězdy pohybující se vyšší rychlostí než hvězdy, které nebyly podrobeny podobné interakci. Pokud se astronomové, jako je Holley-Bockelmann a Bogdanovic, podívají na tvrdé důkazy, pravděpodobně objeví věrohodný počet hvězd s vysokou rychlostí, které potvrdí jejich model fúzí Mléčné dráhy.
Nebo jen foukají bubliny?
