Ученые нашли «дымоходы» между центром Млечного Пути и пузырями Ферми

Анализируя наблюдения в рентгеновском диапазоне, астрофизики обнаружили в центре нашей галактики структуры размером около сотни парсек, которые они назвали «дымоходами». Авторы считают, что вдоль этих образований вещество и энергия от процессов в самом центре Млечного Пути перемещаются к пузырям Ферми — гигантским областям вне плоскости Галактики, заполненным горячим газом. Результаты опубликованы в журнале Nature.

В центре Млечного Пути находится сверхмассивная черная дыра. Если на такой объект падает значительное количество вещества, то он проявляет активность: гравитационная энергия преобразуется в тепловую, появляется интенсивное свечение, а часть падающей материи выбрасывается назад в виде струй. В частности, такие процессы должны отвечать за наблюдаемые свойства квазаров.

Черная дыра в Млечном Пути, также называемая Стрелец A*, не проявляет высокой активности в данный момент. Однако существуют указания на то, что она была заметно активнее миллионы лет назад. Одним из таких фактов является существование пузырей Ферми — двух заполненных очень горячим газом областей размером свыше семи килопарсек, расположенных вне плоскости галактики прямо у ее центра. По одной из существующих гипотез, они появились благодаря струям высокоэнергетических частиц из центра Млечного Пути, бившим во времена высокого темпа поглощения вещества черной дырой. Согласно альтернативному взгляду, они связаны с активным этапом звездообразования, когда появлялось много больших и горячих звезд с сильными ветрами, которые относительно быстро закончили существование в виде сверхновых. Сегодня эти пузыри наблюдаются как два огромных пятна в гамма-диапазоне, а их границы рядом с плоскостью Галактики видны также в рентгеновском диапазоне.

Другим свидетельством активности Стрельца A* являются структуры размером около 15 парсек, наблюдаемые как в радио-, так и в рентгеновском диапазоне. Они находятся в непосредственной близости от центрального объекта и указывают на существование коллимированных потоков вещества от него. Однако на промежуточном масштабе было известно только об одной несимметричной области радиоизлучения размером 150 парсек. В работе под руководством Габриэле Понти (Gabriele Ponti) из Института внеземной физики Общества Макса Планка описывается обнаружение двух областей промежуточного размера в рентгеновском диапазоне. Они простираются от центра Млечного Пути до основания пузырей Ферми. Астрофизики назвали их «дымоходами», по которым движется вещество, либо от взрывов сверхновых, либо выбрасываемое черной дырой.

«Мы знаем, что исходящие из галактики потоки материи и энергии играют определяющую роль в формировании и изменении ее облика — они являются ключевым компонентом, влияющим на то, как галактики и другие структуры формируются и эволюционируют, — говорит Понти. — К счастью, наша Галактика предоставляет нам близкую лабораторию для детального исследования и изучения движения потоков в космосе вокруг нас».

Авторы пишут, что «дымоходы» прослеживаются до галактической широты около 0,2 градусов и по структуре связываются с примыкающей к черной дыре областью радиусом в 15 парсек. В этой центральной области наблюдается очень сильная зависимость поверхностной яркости в рентгеновском диапазоне от расстояния, что говорит о наличии значительного градиента давления, который не может быть скомпенсирован гравитацией. Следовательно, здесь материя должна двигаться от центральной области.

Оценки ученых показывают, что тепловая энергия, содержащаяся в непосредственно прилегающей к центру области и «дымоходах», вполне может объясняться как вспышками сверхновых в центральном скоплении, так и активностью черной дыры, например, происходящим раз в несколько тысяч лет приливным разрушением подлетевшей слишком близко звезды. Поэтому авторы пока затрудняются точно сказать, какой именно процесс ответственен за появление данных структур.

Самая центральная область Млечного Пути представляет значительный интерес для науки, поэтому ее исследованию посвящено множество работ. В частности, ученые выяснили, что эта область начала формироваться 11 миллиардов лет назад, находящаяся там черная дыра помогает формироваться звездам, а еще там наблюдаются не встречающиеся в других местах объекты.