Pendant des décennies, les astronomes se sont demandé si la tache des photographies spatiales était un objet rapproché de petite taille ou quelque chose d'énorme et de distant. La nouvelle carte d'étoiles aux rayons X prend en charge la deuxième option.
Cette carte radiographique [cliquable] montre clairement d'énormes bulles montant et descendant du disque de la Voie lactée. Très probablement, ils ont été générés par un trou noir supermassif au centre de la galaxie.
Lorsque Peter Limit , astrophysicien à l'Institut allemand Max Planck de physique extraterrestre, a remarqué pour la première fois une nouvelle carte des objets les plus chauds de l'univers, il a immédiatement reconnu les effets d'une catastrophe galactique. Le nuage jaune vif s'est gonflé à des dizaines de milliers d'années-lumière du disque plat de la Voie lactée, et son homologue légèrement plus pâle s'est reflété dans la direction opposée.
La structure était si évidente qu'il semblait inutile de la décrire en détail par écrit. "Cependant, Nature n'accepterait pas une publication en une seule image de notre part, et un éditeur ne dirait pas quelque chose comme" Ouais, je vois "", a déclaré Limit. "Nous avons donc dû faire une analyse."
Publié le 9 décembre 2020 dans la revue, les résultats ont fait passer une idée du domaine des théories des frontières au grand public.
Dans les années 1950, les astronomes ont remarqué pour la première fois une arche au-dessus de nous - «au nord» du plan galactique, émettant des faisceaux radio. Dans les décennies qui ont suivi, le "North Polar Peak" est devenu une sorte de test céleste de Rorschach. Certains ont vu les restes relativement rapprochés d'une ancienne étoile. Autres - preuve d'une explosion massive.
Les contradictions sont survenues à cause du principal mal de tête de tous les astronomes - les chercheurs qui regardent dans l'espace sont privés de perception de la profondeur. "Nous voyons une carte bidimensionnelle d'un univers tridimensionnel", a déclaré Kaustav Das, chercheur au California Institute of Technology.
Pendant plusieurs décennies, les astronomes ont cru que le pic polaire nord faisait partie de notre région galactique. Certaines études ont fait valoir qu'il est associé à des nuages de gaz à proximité. D'autres, voyant comment il déforme les étoiles dans son arrière-plan, et ont conclu qu'il s'agissait d'un reste de supernova - un nuage de poussière qui sert de pierre tombale à une étoile morte.
Mais Yoshiaki Sophue , astronome à l'Université de Tokyo, a toujours cru que le pic polaire nord avait l'air trop prétentieux pour un simple nuage de restes stellaires. Il pensait que cet arc faisait partie d'une énorme structure invisible - une paire de bulles, recouvrant le centre de la galaxie des deux côtés. En 1977, il a publié une simulation qui a atteint un sommet sur les nuages numériques et a depuis dit à quiconque est prêt à écouter que le pic s'élève à des dizaines de milliers d'années-lumière au-dessus du disque. Il l'a décrit comme une onde de choc en expansion d'une catastrophe galactique qui s'est produite il y a des millions d'années.
Mais si Sophue avait raison, alors un jumeau de cette structure doit également exister au sud du plan galactique. Mais les astronomes n'en ont vu aucune trace, et la plupart d'entre eux ne sont pas convaincus par cette théorie.
Et puis en 2010 , le télescope gamma de Fermi capturéfaible émission de rayons gamma à partir de deux énormes hémisphères s'étendant sur environ 20 000 ans de chaque côté du centre galactique. Ils étaient trop petits pour le pic polaire nord, mais par ailleurs très similaires aux nuages de gaz chauds à l'échelle galactique prédits par Sophue. Les astronomes se sont demandé: s'il y a quelques bulles dans la galaxie, pourquoi le pic ne ferait-il pas partie du deuxième ensemble?
"La situation a radicalement changé après la découverte des bulles de Fermi", a déclaré Yun Kataoka , un astronome à l'Université Waseda au Japon qui a travaillé avec Sophue.
Les nouvelles images ont renforcé le changement d'opinion. Ils ont été prélevés sur eROSITA, un télescope spatial à rayons X lancé en 2019 pour suivre les effets de la matière noire sur les amas de galaxies. L'équipe eROSITA a publié une carte préliminaire en juin. C'était le résultat des six premiers mois d'observation.
La carte montre des bulles de rayons X qui ont grandi pendant environ 45 000 années-lumière, qui contiennent des bulles gamma de Fermi. Il émet des rayons X à partir d'un gaz chauffé à 3-4 millions de Kelvin, se dilatant à une vitesse de 300 à 400 km / s. Dans le même temps, la bulle nord ne coïncide pas idéalement avec le pic polaire nord - son miroir double est parfaitement visible sur la photo, comme l'avait prédit Sophue. «J'étais particulièrement heureux de voir la bulle sud si similaire à ma simulation», a-t-il déclaré.
L'interprétation complète de toutes les observations du pic polaire nord est encore loin - c'est une tâche difficile, de plus, des restes de supernova à proximité pourraient accidentellement apparaître à son premier plan, ce qui pourrait rendre les deux interprétations des observations partiellement correctes. En septembre, Das et ses collègues ont utilisé les dernières méthodes d'observation des étoiles lointaines pour montrer qu'il y avait une sorte de poussière à une distance de 450 années-lumière - selon les normes galactiques, à quelques pas.
Dans l'image composite, où les rayons X sont en bleu et les rayons gamma en rouge, les bulles de rayons X et de Fermi sont clairement visibles.
Cependant, la signification des nuages de champignons eROSITA est claire - quelque chose au centre de la Voie lactée a très bien explosé il y a 15 à 20 millions d'années. À peu près au moment où les premières hyènes et martres sont apparues sur Terre.
«Je pense que nous pouvons mettre fin au débat pour aujourd'hui», a déclaré Limit, qui a passé 25 ans à développer eROSITA.
Qu'est-ce qui a explosé là-bas? À en juger par le fait que ces nuages se sont révélés si énormes et chauds, il existe deux options plausibles.
Ou une vague de dizaines de milliers d'étoiles est apparue et a explosé - quelque chose comme un processus en cours dans les galaxies avec des éclats de formation d'étoiles... Cependant, les bulles semblent très propres, il n'y a pas de fragments de métaux lourds en eux, qui auraient dû y rester dans le cas des étoiles qui explosent. "Il y a très peu de métaux là-bas, donc je ne pense pas que cela soit dû à une explosion d'activité stellaire", a déclaré Kataoka [les astronomes appellent tous les éléments plus lourds que l'hélium "métaux" / env. par.].
Ou l'explosion doit être imputée à un trou noir supermassif situé au cœur même des Galaxies. Aujourd'hui, ce léviathan solaire de 4 millions de dollars est relativement calme. Mais si à un moment donné un gros nuage de gaz s'approchait trop près de lui, le trou noir s'enflammerait comme un projecteur. Elle se régalerait non seulement de passants malheureux, mais disperserait également la moitié de son énergie de haut en bas depuis le plan du disque, gonflant les rayons X et les bulles de Fermi. Bien que, comme le dit Limit, ces deux couples puissent apparaître à des moments différents.
Les astronomes étudient depuis longtemps les galaxies qui tirent des jets de haut en bas depuis le plan de leurs disques et se demandent ce qui fait que les trous noirs supermassifs centraux de ces galaxies se comportent de manière particulièrement agressive. Les bulles de Fermi et eROSITA suggèrent que la principale différence de comportement peut simplement être due à des intervalles de temps différents.