Es ist eine riesige bipolare Gasstruktur mit einem Durchmesser von Hunderten von Lichtjahren, die im Zentrum unserer Galaxie und in der Nähe des zentralen supermassiven Schwarzen Lochs der Galaxie zentriert ist. Astronomen fanden es mit dem neuen, überempfindlichen MeerKAT-Teleskop in Südafrika.
Die komplexe Funkemission aus dem galaktischen Zentrum, wie sie vom südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop abgebildet wird. Die neu entdeckten riesigen Funkblasen sind die Strukturen, die in diesem Bild von oben nach unten verlaufen. Bild über SARAO / Oxford.
Unsere Milchstraße wird als eine relativ ruhige Galaxie angesehen, und dennoch ist bekannt, dass sie ein 4-Millionen-Sonnenmassen-Schwarzes Loch besitzt, das die Quelle vieler faszinierender und dynamischer Prozesse ist. Gestern, am 11. September 2019, gaben die Astronomen bekannt, dass sie in dieser Region eines der größten jemals beobachteten Merkmale im Zentrum der Milchstraße entdeckt haben. Dieses Merkmal ist ein Paar enormer Funkblasen, die über und unter der zentralen Region unserer Galaxie aufragen. Wissenschaftler beschrieben es als sanduhrförmig. Die gesamte Struktur erstreckt sich über rund 1.400 Lichtjahre oder etwa 5% der Entfernung zwischen unserer Sonne und dem Zentrum der Galaxis.
Diese neue Entdeckung wurde heute in der Zeitschrift bekannt gegeben Natur, die auch die erste Studie des Features veröffentlicht. Sie sagten in einer Erklärung, dass es:
… Zwerge aller anderen Funkstrukturen im galaktischen Zentrum sind wahrscheinlich das Ergebnis eines phänomenal energetischen Ausbruchs, der vor einigen Millionen Jahren in der Nähe des supermassiven Schwarzen Lochs der Milchstraße ausbrach.
Mit anderen Worten, so die Wissenschaftler, seien Merkmale durch einen gewaltsamen Ausbruch entstanden, der vermutlich aus der Nähe des galaktischen Zentrums und seines supermassereichen Schwarzen Lochs stamme und das interstellare Medium über einen kurzen Zeitraum in entgegengesetzte Richtungen durchdrang . Wie in erklärt Natur:
Die Blasen sind Gasstrukturen, die beobachtet werden können, weil sich in ihnen bewegende Elektronen Radiowellen erzeugen, wenn sie durch Magnetfelder beschleunigt werden.
Bild über SARAO / Oxford.
Das Astronomenteam, das die Entdeckung gemacht hat, wurde von Ian Heywood von der Universität Oxford in England geleitet. Sie benutzten das neue und supersensitive MeerKAT-Radioteleskop des südafrikanischen Radioastronomie-Observatoriums (SARAO), um weite Regionen im Zentrum der Galaxie zu kartieren. Sie führten ihre Funkbeobachtungen bei Wellenlängen in der Nähe von 23 Zentimetern durch. Sie sagten:
… Bezeichnet Energie, die bei einem als Synchrotronstrahlung bekannten Prozess erzeugt wird, bei dem frei schwebende Elektronen beschleunigt werden, wenn sie mit starken Magnetfeldern interagieren. Dies erzeugt ein charakteristisches Funksignal, mit dem energetische Regionen im Raum verfolgt werden können. Das von MeerKAT gesehene Radiolicht durchdringt die dichten Staubwolken, die das sichtbare Licht vom Zentrum unserer Galaxie abhalten.
Heywood, der die große Menge an Beobachtungsdaten verarbeitete, die zu diesem Ergebnis führten, sagte:
Das Zentrum unserer Galaxie ist im Vergleich zu anderen Galaxien mit sehr aktiven zentralen Schwarzen Löchern relativ ruhig. Trotzdem kann das zentrale Schwarze Loch der Milchstraße ungewöhnlich aktiv werden und aufflammen, wenn es in regelmäßigen Abständen massive Staub- und Gasklumpen verschlingt. Es ist möglich, dass ein solcher Fressrausch mächtige Ausbrüche auslöste, die dieses bisher nicht gesehene Merkmal aufblähten.
Bisher nicht gesehen? Ja, im Radioteil des Spektrums. Aber es gibt noch eine andere sanduhrförmige Struktur, die den Astronomen bisher bekannt war und die möglicherweise mit den MeerKAT-Blasen zusammenhängt (oder auch nicht). Und das sind die sogenannten Fermi-Blasen, die 2010 durch hochenergetische Gammastrahlenbeobachtungen bestätigt wurden.
Hinweise auf die Kanten der Fermi-Blasen wurden erstmals in Röntgenstrahlen (blau) von ROSAT, einem gemeinsamen deutschen, US-amerikanischen und britischen Röntgenobservatorium, beobachtet, das in den neunziger Jahren im All operierte. Später bestätigte das 2008 eingeführte Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop die Umrisse von zwei riesigen Blasen, die sich über Zehntausende von Lichtjahren zu beiden Seiten des Kerns unserer Galaxie erstrecken. Diese Beobachtungen sind in dieser Abbildung in Magenta markiert. Bild über das Goddard Space Flight Center der NASA.
Ich fragte einen der Autoren dieses neuen Papiers - Fernando Camilo, SARAO-Chefwissenschaftler in Kapstadt, Südafrika -, wie die neue Entdeckung mit den Fermi-Blasen zusammenhängt. Er antwortete:
Das ist eine sehr gute Frage.
Die Fermi-Blasen sind viel größer als die MeerKAT-Radioblasen (ungefähr 50-mal größer: 75.000 Lichtjahre für Fermi, 1.400 Lichtjahre für MeerKAT). Sie sind auch viel energetischer: Die Energiemenge, die beim Aufblasen der MeerKAT-Blasen anfällt, beträgt nicht mehr als 1% des Energiegehalts der Fermi-Blasen.
Es sind jedoch beide große bipolare Strukturen, die symmetrisch um das galaktische Zentrum in der Nähe des zentralen supermassiven Schwarzen Lochs liegen, und daher stellt sich Ihre Frage.
Wir sind der Ansicht, dass die MeerKAT-Blasen eine weniger energiereiche Version eines Prozesses darstellen könnten, der dem ähnelt, der die Fermi-Blasen hervorgebracht hat (die Herkunft der Fermi-Blasen selbst ist nach wie vor umstritten, und ich gehe davon aus, dass die Herkunft der MeerKAT-Blasen eine Rolle spielen wird ebenfalls eine Reihe von Ansichten hervorrufen).
In diesem Fall könnten die MeerKAT-Blasen ein Beispiel für eine Reihe derartiger intermittierender Ereignisse sein, die gelegentlich in der Nähe des Zentrums der Milchstraße stattfinden und vom Schwarzen Loch bestimmt werden, dessen kumulativer Effekt für andere großräumige Strukturen verantwortlich ist in höheren galaktischen Breiten (dh außerhalb der Ebene der Milchstraße) gesehen, einschließlich Strukturen, die in Röntgenstrahlen und in der Tat in den Fermi-Gammastrahlenblasen gesehen werden.
Camilo fügte hinzu:
Diese enormen Blasen wurden bisher von der extrem hellen Funkemission aus dem Zentrum der Galaxie verdeckt. Das Herauslösen der Blasen aus dem Hintergrundgeräusch war eine technische Tour de Force, die nur durch die einzigartigen Eigenschaften von MeerKAT und die günstige Lage auf der südlichen Hemisphäre ermöglicht wurde. Mit dieser unerwarteten Entdeckung erleben wir in der Milchstraße eine neuartige Manifestation von Abflüssen von Materie und Energie im Galaxienmaßstab, die letztendlich vom zentralen Schwarzen Loch gesteuert werden.
Ein Komposit aus den Radioblasen und dem MeerKAT-Teleskop. Radiobild der Mitte der Milchstraße mit einem Ausschnitt aus dem MeerKAT-Teleskoparray im Vordergrund. Die Ebene der Galaxie ist durch eine Reihe heller Merkmale, explodierter Sterne und Regionen, in denen neue Sterne geboren werden, gekennzeichnet und verläuft diagonal über das Bild von rechts unten nach oben in der Mitte. Das Schwarze Loch in der Mitte der Milchstraße ist in der hellsten dieser ausgedehnten Regionen verborgen. Die Funkblasen erstrecken sich zwischen den beiden nächstgelegenen Antennen zur oberen rechten Ecke. Es sind viele magnetisierte Filamente zu sehen, die parallel zu den Blasen verlaufen. In dieser zusammengesetzten Ansicht ist der Himmel links von der zweitnächsten Antenne der für das bloße Auge sichtbare Nachthimmel, und das Radiobild rechts wurde vergrößert, um seine feinen Merkmale hervorzuheben. Bild über SARAO / Oxford.
Fazit: Radioastronomen haben ein Paar enormer Funkblasen ausspioniert, die Hunderte von Lichtjahren über und unter der Zentralregion unserer Galaxie aufragen.