Το τηλεσκόπιο Fermi εντόπισε παλιούς πίδακες πανίσχυρων ακτίνων γάμμα από το κέντρο του Γαλαξία

Με το τηλεσκόπιο Fermi της NASA, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν δύο πίδακες –φαντάσματα – ακτίνων γάμμα, που πιστεύουν ότι είναι ένα σημάδι της προηγούμενης δραστηριότητας των πιδάκων από την κεντρική μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας. Ενώ τώρα η τερατώδης μαύρη τρύπα που κρύβεται στην καρδιά του Γαλαξία μας, είναι σήμερα ασυνήθιστα ήσυχη, κάποτε πρέπει να ήταν πολύ δραστήρια.

Καλλιτεχνική πλάγια άποψη του Γαλαξία μας. Οι πίδακες ακτίνων-γ που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα απεικονίζεται σε ροζ χρώμα, εκτείνεται σε μια απόσταση 27.000 έτη φωτός πάνω και κάτω από το γαλαξιακό επίπεδο, και με μια κλίση 15 μοιρών. Οι προηγούμενες φυσαλίδες ακτίνων-γ εμφανίζονται με μοβ χρώμα. Οι φυσαλίδες και οι πίδακες δείχνουν ότι το γαλαξιακό κέντρο μας ήταν πολύ πιο δραστήρια στο παρελθόν από ό,τι είναι σήμερα.

Οι ενεργοί γαλαξίες έχουν πυρήνες που λάμπουν με μεγάλη λαμπρότητα και τροφοδοτούνται από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που καταπίνουν διάφορα υλικά, οπότε συχνά εκτοξεύουν δίδυμους πίδακες προς αντίθετες κατευθύνσεις. Αντίθετα, το κέντρο του Γαλαξία μας δείχνει μια μικρή δραστηριότητα.

Όμως το κέντρο του Γαλαξία μας δεν ήταν πάντα και τόσο ειρηνική. Τα νέα στοιχεία από πίδακες – φάντασμα ακτίνων γάμμα, που θα δημοσιευθούν στο...
Astrophysical Journal, δείχνουν ότι η κεντρική μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας κάποτε ήταν πολύ πιο δραστήρια.

"Αυτοί οι εξασθενημένοι πίδακες είναι ένα φάντασμα του τι υπήρχε εκεί πέρα γύρω στο ένα εκατομμύριο χρόνια πριν," λέει ο Meng Su, ένας αστρονόμος στο Κέντρο για την Αστροφυσική στο Χάρβαρντ (CFA), και επικεφαλής συγγραφέας της δημοσίευσης. "Αυτά τα δεδομένα θα ενισχύσει την υπόθεση ότι υπήρχε ένας ενεργός γαλαξιακός πυρήνας στο σχετικά πρόσφατο παρελθόν του Γαλαξία μας."

Αυτά τα δύο χαρακτηριστικά εκτείνονται από το κέντρο του γαλαξία σε μια απόσταση 27.000 ετών φωτός πάνω και κάτω από το γαλαξιακό επίπεδο. Είναι οι πρώτοι τέτοιοι πίδακες ακτίνων γάμμα που βρέθηκαν ποτέ, και οι μόνοι αρκετά κοντά για να τις βρει το Fermi.

Οι πίδακες που εκτοξεύονται από τις μαύρες τρύπες οφείλονται στο ότι άστρα και νέφη αερίου που βρίσκονται κοντά τους, συλλαμβάνονται από τη βαρύτητα της μαύρης τρύπας και αρχίζουν να περιδινούνται σε ακραίες ταχύτητες. Με αποτέλεσμα να θερμαίνονται και να εκπέμπουν πίδακες ακτίνων γάμμα που γίνονται ορατοί ακόμα και από την άλλη άκρη του Σύμπαντος. Οι πίδακες που κατέγραψε τον περασμένο Απρίλιο το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi είναι οι πρώτοι που εντοπίζονται στον δικό μας Γαλαξία.

Η ομάδα δείχνει ότι οι πίδακες μπορεί να σχετίζονται με μυστηριώδεις φυσαλίδες ακτίνων γάμμα που το Fermi εντόπισε το 2010. Οι φυσαλίδες επίσης εκτείνονται 27.000 έτη φωτός από το κέντρο του Γαλαξία μας. Ωστόσο, εάν οι φυσαλίδες είναι κάθετες στο γαλαξιακό επίπεδο, οι πίδακες των ακτίνων γάμμα έχουν μια κλίση 15 μοιρών. Η κλίση αυτή μπορεί να αντανακλά μια κλίση του δίσκου συσσώρευσης γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα γνωστή ως Τοξότης Α*.

"Ο κεντρικός δίσκος προσαύξησης μπορεί να στρεβλωθεί καθώς τυλίγεται προς τη μαύρη τρύπα, κάτω από την επίδραση της περιστροφής της," εξήγησε ο Douglas Finkbeiner του CfA, και συν-συγγραφέας της μελέτης. “Το μαγνητικό πεδίο που είναι ενσωματωμένο στο δίσκο επιταχύνει κατά συνέπεια το υλικό στους πίδακες κατά μήκος του άξονα περιστροφής της μαύρης τρύπας, ο οποίος δεν μπορεί να ευθυγραμμιστεί με το Γαλαξία μας."

Οι δύο δομές επίσης σχηματίζονται με διαφορετικό τρόπο. Οι πίδακες παρήχθησαν όταν πλάσμα έφυγε έξω από το γαλαξιακό κέντρο, ακολουθώντας ένα μαγνητικό πεδίο (σε σχήμα τιρμπουσόν) που τους διατήρησε σε μια σφικτή δέσμη. Οι φυσαλίδες ακτίνων γάμμα πιθανά δημιουργήθηκαν από ένα "άνεμο" καυτής ύλης που εκτοξεύτηκε προς τα έξω από το δίσκο συσσώρευσης της μαύρης τρύπας. Ως εκ τούτου, είναι πολύ ευρύτερες από τους στενούς πίδακες.

Βεβαίως υπάρχει και μια σημαντική ομοιότητα: τόσο οι πίδακες όσο και οι φυσαλίδες περιέχουν ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας, τα οποία συγκρούονται με φωτόνια και ανεβάζουν την ενέργειά τους στην περιοχή των ακτίνων-γ του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Και στις δύο περιπτώσεις, το αποτέλεσμα είναι η εκπομπή των ακτίνων-γ που παρατηρούμε σήμερα υπό τη μορφή πιδάκων και φυσαλίδων.

Η ανακάλυψη αφήνει ανοικτό το ερώτημα, πότε ο Γαλαξίας μας ήταν ενεργός για τελευταία φορά. Η ελάχιστη ηλικία μπορεί να υπολογιστεί διαιρώντας τα 27.000 έτη φωτός του μήκους του πίδακα με την κατά προσέγγιση ταχύτητα του. Ωστόσο, μπορεί να διαρκούν πολύ περισσότερο.

"Αυτοί οι πίδακες πιθανότατα δεν ήταν σταθεροί, άλλοτε ήταν ισχυροί κι άλλοτε ασθενείς, καθώς η μαύρη τρύπα εναλλάξ ‘χώνευε’ τα υλικά της κι άλλοτε τα κατάπινε," κατέληξε ο Finkbeiner.

Θα χρειαζόταν μια τεράστια εισροή ύλης προς τον γαλαξιακό πυρήνα για να ανάψει και πάλι. Ο Finkbeiner εκτιμά ότι ένα μοριακό νέφος με μάζα περίπου 10.000 φορές περισσότερη από τον Ήλιο μας θα χρειάζεται για να ξεκινήσει.

«Αν έριχνε κάποιος 10.000 Ήλιους μέσα στη μαύρη τρύπα θα έκανε μια εξαιρετική δουλειά» σχολιάζει.

(από sci-tech-today, physics4u)