«Спектр-РГ» связал пузыри Ферми с активностью центральной черной дыры Млечного Пути
Гигантские структуры в Млечном Пути, названные пузырями Ферми, скорее всего, образовались из-за активности сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики в прошлом. К такому выводу пришли астрономы благодаря данным, полученным рентгеновским телескопом eROSITA, который установлен на борту российско-немецкой космической обсерватории «Спектр-РГ». Статья опубликована в журнале Nature.
Пузыри Ферми обнаружены в 2010 году в гамма-диапазоне космическим телескопом Fermi. Эти структуры располагаются перпендикулярно плоскости нашей галактики, их общая длина составляет около 50 тысяч световых лет, что равносильно половине диаметра Млечного Пути. От пузырей регистрируется рентгеновское и гамма-излучение, наблюдались они и в микроволновом диапазоне. Природа этих структур до сих пор неясна, ученые считают, что они могут быть интерпретированы как проявление активности сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути в прошлом или же возникли в результате вспышки звездообразования в нашей галактике. В любом случае энергия, необходимая для их образования, должна была быть огромной — около 1055 эрг.
Ученые из России, Германии и Италии во главе с Рашидом Сюняевым (R. A. Sunyaev) из Института космических исследований Российской академии наук и Питером Пределем (Peter Predehl) из Института внеземной физики Общества Макса Планка опубликовали результаты анализа наблюдений за пузырями Ферми рентгеновским телескопом eROSITA, установленным на борту космической обсерватории «Спектр-РГ». Целью работы была оценка свойств этих гигантских структур и определение их происхождения.
Оказалось, что в первом приближении наблюдаемая форма пузырей в рентгеновском диапазоне близка к сферической, а граница пузырей четко очерчена и не совпадает с границами, наблюдавшимися телескопом Fermi в гамма-диапазоне, что интерпретируется как бесстолкновительная ударная волна. Ученые пришли к выводу, что структуры, наблюдавшиеся телескопами, связаны с одним и тем же (постепенным или мгновенным) высвобождением энергии в центральной области Млечного Пути. В этом случае пузыри, наблюдавшиеся Fermi, очерчивают границу нагретую ударной волной межзвездной среды, а пузыри, которые увидела eROSITA — ударную волну, которая распространяется в гало галактики. Кроме того, выяснилось, что крупномасштабная протяженная структура Млечного Пути, известная как Северный Полярный Шпур, также связана с пузырями Ферми и не является близким остатком сверхновой.
Ученые пришли к выводу, что сценарий, в котором пузыри, обнаруженные eROSITA, образовались за 1-2 миллиона лет в результате активной аккреции вещества на сверхмассивную черную дыру в центре Млечного Пути, согласуется с длительным процессом остывания горячей плазмы в гало галактики и более вероятен, чем сценарий, в котором пузыри образовались в результате вспышки звездообразования. В пользу первой гипотезы говорят и данные наблюдений за активными ядрами других галактик. Таким образом, астрономы получили прямое наблюдательное подтверждение того, что центральная черная дыра Млечного Пути способна спорадически значительно влиять на его рост, структуру и химический состав окологалактической среды.
«Спектр-РГ» работает в космосе с октября 2019 года и оснащена двумя рентгеновскими телескопами (российский ART-ХС и немецкий eROSITA), которые установлены на российской платформе «Навигатор». Ожидается, что за 6,5 лет наблюдений обсерватория проведет глубокий обзор всей небесной сферы в мягком и жестком диапазонах рентгеновского излучения, подробнее об этом мы рассказывали в материале «Мы проведем тотальную перепись».
Александр Войтюк
Оно возникло из-за сильной солнечной вспышки и выброса плазмы
Китайские астрономы сообщили о первом случае регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на Земле, Луне и Марсе. Само по себе событие не было очень мощным и возникло в октябре 2021 года из-за сильной вспышки и коронального выброса массы на Солнце. Статья опубликована в журнале Geophysical Research Letters. Когда на Солнце происходят мощные вспышки или корональные выбросы массы, то в гелиосфере наблюдается возрастание интенсивности энергетических частиц солнечных космических лучей (в основном это протоны), которые способны негативно влиять на здоровье астронавтов или электронику космических аппаратов и кораблей. При этом могут возникать события наземного возрастания солнечных космических лучей (GLE-событие), когда ускоренные протоны с энергиями от пятисот мегаэлектронвольт до нескольких гигаэлектронвольт способны достичь поверхности Земли, порождая в атмосфере множество вторичных частиц, что обнаруживается наземными детекторами. Такие события относительно редки, с 1942 года их зарегистрировано 73 штуки. Группа астрономов во главе с Го Цзиннань (Jingnan Guo) из Научно-технического университета Китая опубликовала результаты анализа наблюдений первого случая регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на поверхностях сразу трех небесных тел — Земли, Луны и Марса. Речь идет о событии GLE73, которое произошло 28 октября 2021 года и связано с солнечной вспышкой класса X1.0 и сопровождавшим ее мощным корональным выбросом массы. Ученые рассматривали данные, полученные прибором LND на борту китайской станции «Чанъэ-4» на поверхности обратной стороны Луны, инструментом CRaTER на борту орбитального лунного зонда LRO, детектором RAMIS на спутнике Eu:CROPIS на полярной 600-километровой околоземной орбите, а также детектором RAD на борту марсохода «Кьюриосити». Поскольку Луна не имеет глобального магнитного поля или плотной атмосферы, то солнечные космические лучи могут достигать ее поверхности напрямую, а также взаимодействовать с реголитом, порождая вторичные частицы. У Марса тоже отсутствует глобальная магнитосфера, однако есть тонкая атмосфера, в которой солнечные космические лучи способны терять часть энергии и генерировать вторичные частицы, которые, как и в случае Луны, будут возникать и при взаимодействии первичных частиц с грунтом. В случае околоземной орбиты измеренная общая доза поглощенного излучения от солнечных космических лучей составила 10,474 миллигрей, околомарсианской — 9,186 миллигрей, окололунной — 31,191 миллигрей. На показания детектора RAMIS, скорее всего, влиял тот факт, что он находился за трехмиллиметровым алюминиевым экраном, в то время как CRaTER был наименее экранированным детектором. В случае лунной поверхности измеренная доза поглощенного излучения составила около 17 миллигрей, при этом значение смоделированной дозы составляет около 11 миллигрей. Для поверхности Марса поглощенная доза составила 0,288 миллигрея, при этом наиболее верная по мнению ученых модель дает значение дозы 0,315 миллигрея. Ученые отмечают, что радиационный эффект GLE73 по сравнению с другими GLE-событиями не выглядит очень большим, возможно из-за недостаточной эффективности ускорения частиц во время выброса или вспышки. Считается, что острая лучевая болезнь развивается у человека, если его тело получит дозу выше 700 миллигрей одномоментно или за короткое время. Ни одно из событий типа GLE на Марсе не преодолело этот порог по измеренной дозе, а вот на Луне 12 из 67 событий превысили этот уровень. Для лучшего понимания угрозы таких событий для астронавтов и техники, а также создания более точных моделей, необходимо продолжать мониторинг радиационной обстановки как на Земле, так и в межпланетном пространстве и на поверхности других небесных тел. Ранее мы рассказывали о том, как десять космических аппаратов отследили путешествие солнечной плазмы по Солнечной системе.