Пузыри Ферми: что известно о загадочных энергетических выбросах из центра галактики

В глубинах Млечного Пути астрономы обнаружили необычные структуры. Они простираются на десятки тысяч световых лет и могут быть связаны с одним из самых мощных событий в истории нашей галактики. расскажет вам, что известно о пузырях Ферми.

Пузыри Ферми были обнаружены в 2010 году при анализе данных космического гамма-телескопа Ферми. Этот телескоп НАСА был запущен в 2008 году для наблюдения за гамма-лучами, самой высокой энергетической полосой электромагнитного спектра. Именно там ученые заметили две огромные структуры, симметрично расположенные выше и ниже центра Млечного Пути.

Открытие описали исследователи Мэн Су, Трейси Слейтер и Дуглас Финкбайнер. Их работа называет эти структуры гигантскими гамма-пузырями, которые могут быть связаны либо с прошлой активностью центральной черной дыры, либо с мощными галактическими ветрами.

Каждый пузырь простирается примерно на 25 тысяч световых лет от плоскости Галактики. Вместе они образуют гигантскую двойную структуру, выходящую из области галактического центра. Для сравнения, диаметр Млечного Пути оценивается примерно в 100 тысяч световых лет, то есть пузыри занимают огромную часть галактических масштабов.

Как они выглядят?

Пузырьки Ферми не видны в видимом свете. Если посмотреть на небо глазами, то над центром Млечного Пути не будет двух светящихся шаров. Их обнаружили только после обработки гамма-карты неба, где крупная структура стала заметна после исключения излучения других источников.

С чем может столкнуться наша Галактика: научный обзор будущего Млечного Пути

На таких картах пузыри выглядят как две почти симметричные области, простирающиеся вверх и вниз от галактического диска. Они имеют относительно острые края и достаточно гладкое гамма-излучение внутри. Это отличает их от других космических тел: столь крупные структуры редко имеют столь правильную форму и столь выраженную границу.

Позже подобные крупномасштабные структуры были обнаружены и в рентгеновском диапазоне. В 2020 году космический телескоп eROSITA обнаружил огромные области горячего газа, которые также простираются вверх и вниз от центра Млечного Пути и имеют форму пузырей Ферми. Существование подобных структур сразу в нескольких диапазонах дало учёным повод предположить, что пузыри связаны не с одним типом излучения, а с крупномасштабными процессами в центре галактики.

Откуда они могли взяться?

Основная теория связывает пузыри Ферми с областью вокруг Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Сейчас оно относительно спокойно: по меркам активных галактических ядер оно поглощает мало материи. Но пузыри Ферми могут быть следами того периода, когда центр нашей галактики был гораздо более активным.

Если в прошлом в сторону черной дыры упало много газа, часть энергии могла быть выброшена наружу в виде мощных потоков частиц и плазмы. В других галактиках такие процессы хорошо известны: активные ядра способны создавать гигантские выбросы, влияющие на газ и звездообразование вокруг них. НАСА также подчеркивает, что пузыри Ферми могут быть результатом прошлого всплеска активности черной дыры или другого мощного источника в галактическом центре.

Есть еще одна гипотеза. Пузыри, возможно, возникли не из самой черной дыры, а из периода интенсивного звездообразования в центре Млечного Пути. Если там одновременно родилось много массивных звезд, они быстро завершили свою жизнь во взрывах сверхновых. Многие такие взрывы могут создать галактический ветер — поток горячего газа и заряженных частиц, который выталкивает вещество из центра Галактики вверх и вниз от ее диска.

Почему пузырьки Ферми светятся в гамма-диапазоне?

Гамма-излучение означает, что внутри пузырьков находятся частицы очень высокой энергии. Но учёные до сих пор спорят о том, какие частицы создают основной сигнал.

По одной из версий, главную роль играют быстрые электроны. Они сталкиваются с фотонами света (например, излучения звезд или микроволнового фона) и передают им часть своей энергии. В результате обычные фотоны становятся гамма-лучами. По другой версии, важнее протоны: они сталкиваются с разреженным газом, после чего рождаются вторичные частицы, при распаде которых также образуется гамма-излучение. Пока наблюдения не позволяют окончательно выбрать одну из версий.

Ранее мы писали, что произойдет, если два ядра галактик столкнутся.