W centrum Drogi Mlecznej znajduje się supermasywna czarna dziura o masie 4 milionów mas Słońca. Jest ona spokojna jak na aktywne jądro galaktyki, jednak obserwacje w zakresie promieniowania rentgenowskiego pokazują, że w okolicach czarnej dziury dochodzi do silnych rozbłysków. Ponadto chociaż tempo formowania się gwiazd w tamtym regionie jest od kilkuset milionów lat stabilne, mamy dowody, że czasami dochodzi tam do wysokoenergetycznych epizodów. Teraz na łamach Nature naukowcy donoszą o odkryciu dwóch bąbli emitujących promieniowanie radiowe i znajdujących się nad oraz pod płaszczyzną Galaktyki.

Rozmiary obu bąbli wynoszą 140×430 parseków, czyli każda z nich rozciąga się na 700 lat świetlnych. Wiek bąbli oceniono na kilka milionów lat, a całkowitą energię na 7×1052 ergów.

Odkryte właśnie bąble emitujące promieniowanie radiowe nie są tym samym, co Bąble Fermiego. To zupełnie nowa, nieznana dotychczas struktura i jedna z największych istniejących w centrum Drogi Mlecznej.

Centrum naszej galaktyki jest dość spokojne w porównaniu z innymi galaktykami. Mimo to, nasza centralna czarna dziura może być czasami niezwykle aktywna, rozbłyskając, gdy wchłonie większe ilości pyłu i gazu. Możliwe, że podczas jednego z takich zdarzeń doszło do potężnego rozbłysku, który utworzył te bąble, mówi astrofizyk Ian Heywood z Uniwersytetu w Oksfordzie.

Na pierwsze ślady nowo odkrytych struktur trafił w latach 80. ubiegłego wieku astronom Farhad Yusef-Zadeh z Northwestern University, który wraz z kolegami zauważył w centrum galaktyki długie, wąskie dobrze zorganizowane i wysoce namagnetyzowane pasma gazu, rozciągające się na dziesiątki lat świetlnych, których szerokość wynosiła zaledwie rok świetlny. Gaz ten emitował promieniowanie synchrotronowe. Podobnych struktur nigdzie indziej nie zaobserwowano.

W międzyczasie powstał należący do National Radio Astronomy Observatory południowoafrykański teleskop MeerKAT, złożony z 64 anten. Gdy naukowcy nakierowali go na centrum Drogi Mlecznej zauważyli wspomniane bąble emitujące promieniowanie radiowe. Bąble odkryte przez MeerKAT rzucają nowe światło na pochodzenie pasm gazu, mówi Yusef-Zadeh. Niemal wszystkie z ponad 100 takich pasm znajdują się wewnątrz bąbli radiowych.

Cała nowo odkryta struktura przypomina klepsydrę, ma wyraźnie zaznaczone ostre krawędzie, jest niezwykle symetryczna. To ta symetria oraz całkowita długość struktury wynosząca 1400 lat świetlnych zdradzają kilka szczegółów na temat struktury. Kształt i symetria wskazują, że wydarzenie, które utworzyło tę strukturę miało miejsce przed kilkoma milionami lat w bezpośrednim pobliżu czarnej dziury. Prawdopodobnie doszło do erupcji wywołanej olbrzymią ilością gazu, który wpadł do czarnej dziury lub też masowym formowaniem się gwiazd, co wywołało falę uderzeniową, która przeszła przez centrum galaktyki. Wskutek tego wydarzenia w gorącym zjonizowanym gazie w pobliżu centrum galaktyki doszło do wygenerowania fal radiowych, które możemy obecnie rejestrować, wyjaśnia William Cotton z National Radio Astronomy Observatory.

Mimo, że bąble radiowe są mniejsze i mają mniej energii niż Bąble Fermiego, nie można wykluczyć, że obie struktury powstały w wyniku podobnych, może nawet połączonych ze sobą, wydarzeń.

 

Bąble Fermiego

Naukowcy ze SLAC National Accelerator Laboratory przeanalizowali dane zebrane w ciągu czterech lat przez Fermi Gamma-ray Space Telescope oraz z innych instrumentów. Chcieli się w ten sposób dowiedzieć jak najwięcej na temat tajemniczych bąbli o średnicy dziesiątków tysięcy lat świetlnych, które znajdują się nad i pod Drogą Mleczną. Bąble Fermiego odkryto przed czterema laty i natychmiast stały się one sensacją naukową.

Bąble Fermiego

Dzięki najnowszej analizie zdobyto wiele interesujących informacji na temat bąbli. Okazało się na przykład, że krawędzie bąbli są dość ostre. Same bąble Fermiego – bo tak się nazywają – równomiernie emitują promieniowanie gamma. Inną zagadką są rozmiary bąbli. Ich najdalsze fragmenty są źródłem bardzo silnego promieniowania gamma, jednak nie wiadomo, dlaczego bąble są tak wielkie. Jest i kolejna zagadka. Część bąbli znajdująca się blisko płaszczyzny galaktyki emituje promieniowanie mikrofalowe oraz gamma. Jednak w odległości około 2/3 wysokości bąbli promieniowanie mikrofalowe zanika i wykrywalne jest tylko promieniowanie gamma. Właściwość ta wyróżnia bąble Fermiego od innych podobnych znanych struktur.

Środowisko naukowe wciąż nie wie, w jaki sposób powstały bąble. Istnieje wiele modeli, które próbują to wyjaśnić, ale żaden z nich nie jest doskonały. Bąble wciąż pozostają tajemnicą – mówi Dmitry Malyshev z Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology.

 

Czy widzicie analogię do ziemskich dwóch pasów radiacyjnych?

 

Ziemskie pasy Van Allena

Pas Van Allena (pas radiacyjny) – obszar intensywnego promieniowania korpuskularnego, otaczającego Ziemię. Składa się z naładowanych cząstek o wielkiej energii (głównie elektronów i protonów), schwytanych w pułapkę przez ziemskie pole magnetyczne, w którym poruszają się one po trajektoriach zbliżonych do helis, których osie są równoległe do linii pola magnetycznego, łączących obydwa ziemskie bieguny magnetyczne. Cząstki te mogą powodować uszkodzenia komponentów elektronicznych satelity, przebywającego przez dłuższy czas w strefie oddziaływania pasów Van Allena.

Wokół Ziemi przez większość czasu istnieją dwa naturalne pasy radiacyjne: wewnętrzny, który rozciąga się na odległości od 0,2 do 2 promieni Ziemi (1000km do 6000km) od jej powierzchni i zawiera elektrony (o energii ok. 0,5 MeV) oraz protony (o energii rzędu 100 MeV), oraz zewnętrzny, na odległościach od 3 do 10 promieni ziemskich (19 000 do 64 000 km), zawierający głównie wysokoenergetyczne elektrony (o energii 0,1–10 MeV). Wewnętrzny pas znajduje się najbliżej powierzchni Ziemi w pobliżu wybrzeża Brazylii, jest to tzw. anomalia południowoatlantycka.

W 2012 w ramach misji Van Allen Probes odkryto, że czasami wokół Ziemi powstaje tymczasowy trzeci pas promieniowania. Został on odkryty po dużej erupcji słonecznej 31 sierpnia 2012. Wyrzucone w kierunku Ziemi cząsteczki spowodowały czasowe powstanie dodatkowego pasa radiacyjnego, który utrzymał się przez cztery tygodnie. Znajdował się on pomiędzy dwoma głównymi pasami. Energie tworzących go elektronów były nie mniejsze niż 2 MeV.

Próbne wybuchy jądrowe w stratosferze mogą doprowadzić do utworzenia się sztucznego pasa radiacyjnego. Taka sytuacja miała miejsce m.in. po eksplozji termojądrowej Starfish Prime, przeprowadzonej przez Stany Zjednoczone w 1962 roku. Satelity, których orbity przecinały nowo powstały pas, uległy uszkodzeniu; został utracony kontakt m.in. z satelitami Transit 4B i TRAAC. Agencja NASA wyraziła zaniepokojenie bezpieczeństwem astronautów z uwagi na znacznie zwiększoną dawkę promieniowania na niskiej orbicie okołoziemskiej.