Sterrekunde

Kan Fermi-borrels in nie-spiraalvormige sterrestelsels vervaardig word?

Kan Fermi-borrels in nie-spiraalvormige sterrestelsels vervaardig word?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

In 2010 het waarnemings met die Fermi gammastraal-ruimteteleskoop reuse-borrels ontdek wat Fermi Bubbles genoem is. Soortgelyke strukture is ook ontdek deur Pshirkov et al. (2016) rondom M31 (die Andromeda-sterrestelsel).

Ons sterrestelsel en M31 is spiraalvormige blokkies. Kan Fermi Bubbles ook rondom ander sterrestelsels vorm, byvoorbeeld lensvormige of elliptiese sterrestelsels?


Die ontdekkingsartikel (Su et al. 2010) noem dat bipolêre skulpe in die orde van $ 0,5 sms {kpc} $ aan weerskante van die kern van Centaurus A gevind (Quillen et al. 2006). Centaurus A is 'n sterrestelsel van betwiste morfologie, waarskynlik ellipties of lensvormig - beslis nie 'n spiraal nie. Dit blyk 'n sterk aanduiding te wees dat soortgelyke borrels inderdaad in nie-spiraalvormige sterrestelsels gevind kan word.

Die kerndoppe Quillen et al. opgespoor is gesien op middel-infrarooi golflengtes (5.8, 8.0 en 24 $ mu sms {m} $), eerder as via die gammastrale waarmee Su et al. het die Fermi-borrels ontdek. Die outeurs meen egter dat hulle 'n paar miljoen jaar gelede deur 'n uitbarsting van stervorming veroorsaak is, aangedryf deur winde. Dit is een van twee hoofscenario's wat deur Su et al. vir die vorming van die melkborrels (die ander is AGN-aktiwiteit), wat beteken dat dieselfde prosesse in albei sterrestelsels wel aan die werk kon wees. Ek weet nie of daar sedertdien ooreenstemmende gammastraalemissie van die kernborrels in Centaurus A opgespoor is nie, maar dit lyk beslis aanneemlik.

Ek vind dit 'n bietjie vreemd dat Pshirkov et al. was so versigtig om op spiraalstelsels te fokus. Dit is duidelik dat sterrestelselstelsels en die gasheerstelsels van AGN natuurlik nie-spiraalvormige morfologieë kan hê. Miskien was die groep net geïnteresseerd in die soek na ander kernborrels in sterrestelsels soortgelyk aan die Melkweg, wat soortgelyke toestande en evolusionêre geskiedenis het.


Galaktiese sentrum

Die Galaktiese sentrum (of Galaktiese sentrum) is die rotasiesentrum van die Melkwegstelsel, dit is 'n supermassiewe swart gat van ongeveer 4 miljoen sonmassas, wat die kompakte radiobron Boogskutter A * van krag voorsien. [1] [2] [3] Dit is ongeveer 8 kiloparsek (26.000 ly) van die aarde af [4] in die rigting van die sterrebeeld Boogskutter, Ophiuchus en Scorpius waar die Melkweg die helderste lyk.

Daar is ongeveer 10 miljoen sterre binne een parsek van die Galactic Center, oorheers deur rooi reuse, met ongeveer 1 miljoen jaar gelede 'n beduidende bevolking van massiewe superreuse en Wolf-Rayet-sterre.


1. Inleiding

10 33–35 erg s −1, wat 10 9−11 keer laer is as die Eddington-helderheid vir 'n swart gat met 'n massa van 4 × 10 6 M. Kort fakkelende aktiwiteite van helderheid tot enkele kere is 10 39 erg s −1 gerapporteer deur X-straalsatellietmissies [7], maar die waarde is nog ver van die uitset van kragtige AGN's met 'n hoë helderheid soos kwasars by kosmologiese afstande.

200 stuks van Sgr A *, wat daarop dui dat 'n energieke uitstoot van plasma vanaf Sgr A * ongeveer 1 Myr gelede plaasgevind het [9]. Albei X-straalwaarnemings kan verstaan ​​word as Sgr A * in die verlede baie helderder was. In laasgenoemde geval moet die helderheid wat nodig is om die oorioniseerde klomp via fotoionisasie te skep, veral wees

10 44 erg s −1, wat naby die Eddington-helderheid is. Boonop is in die radiohemel Loop I, 'n kontinuulus wat oor 100 ° op die lug strek, en sy helderste arm, bekend as die Noord-Polêre Spoor (NPS), duidelik sigbaar. In die verlede was daar hoop om soortgelyke radioboë te vind wat aangedui word as Loops II, III en IV [10]. Die meeste navorsers het geglo dat hierdie reuse-strukture deur plaaslike ou supernovareste geskep is. Onder hulle word gedink dat Loop I 'n wonderlike prentjie is in die Sco-Cen-stervormende streek 130 stuks vanaf die son [10,11]. In die 1970's is 'n alternatiewe interpretasie voorgestel dat Loop I en NPS oorblyfsels is van 'n uitbarsting of 'n kernuitbarsting wat ongeveer 15 jaar gelede in die GC plaasgevind het [12,13,14,15,16]. Hierdie model is egter amper geïgnoreer tot die lansering van die Fermi gammastraal-ruimteteleskoop [17,18,19].

40 °, en is amper simmetries. Die gammastraalemissie van die borrels korreleer ruimtelik met die sogenaamde WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) mikrogolf-waas [29], wat bolvormig is met 'n radius van

4 kpc gesentreer op die GC, is hierdie korrelasie onlangs bevestig deur Planck-waarnemings [30]. Boonop stem die pas ontdekte lineêr gepolariseerde reuse radiolobbe wat uit die GC voortspruit, baie ooreen met die Fermi-borrels [31]. Met hierdie nuwe bevindings het die NPS / Loop I-struktuur weer die kollig betree, veral omdat die geskatte energie (

10 55–56 erg) en tydskaal (

10 Myr) wat benodig word om sulke strukture te skep, stem ooreen met die wat benodig word om die Fermi-borrels te skep. In hierdie konteks kan die helder X-straalverbetering wat verband hou met die NPS, duidelik gesien op die ROSAT-hemelkaart [32], Galaktiese halogas opgesweep en swak verhit word deur skokuitbreiding [33].

0,2 Z is gevind binne Galaktiese lengte | l | & lt 20 ° en breedtegraad 5 ° & lt | b | & lt 60 °, bedek die hele Fermi-borrels. Daar is egter nog vrae, waarom is die noord- en suid-röntgenhemel hoogs asimmetries, al is die Fermi-borrels simmetries bo en onder die GC? Wat maak die verskil tussen die gammastraalemissies wat verband hou met Fermi-borrels en Loop I, en waarom is slegs Loop I buitengewoon helder in die radio- en X-straalhemel? In hierdie referaat probeer ons om al hierdie vrae te beantwoord deur die huidige kennis in die argief-röntgendata oor die Fermi-borrels en die NPS / Loop I-struktuur saam te vat.


Borrels uit die galaktiese middelpunt: 'n sleutel tot die verstaan ​​van donker materie en die verlede van ons sterrestelsel?

In vergelyking met ander sterrestelsels, is die Melkweg 'n vreedsame plek. Maar dit was nie altyd so slaperig nie. In 2010 het 'n span wetenskaplikes wat by die Harvard-Smithsonian Sentrum vir Astrofisika gewerk het, 'n paar "Fermi-borrels" ontdek wat tienduisende ligjare bo en onder die skyf van die Melkweg uitgebrei het. Hierdie strukture is enorme ballonne van bestraling wat voortspruit uit die middel van ons sterrestelsel. Hulle dui op 'n kragtige gebeurtenis wat miljoene jare gelede plaasgevind het, waarskynlik toe die swart gat in die middel van ons sterrestelsel op 'n enorme hoeveelheid gas en stof gesmul het - miskien 'n paar honderde of selfs duisende kere die massa van die son.

Drie natuurkundiges wat die Fermi-borrels ontdek het - Douglas Finkbeiner, Tracy Slatyer en Meng Su - was vars nadat hulle die Rossi-pryslesing op 6 Januarie tydens die Winter American Astronomical Society-vergadering gesels het, en onthul dat studies oor die Fermi-borrels moontlik bied insig in die geskiedenis van ons sterrestelsel. Met meer studie kan hulle ook help met die jag na donker materie.

"Dit lyk nou asof ons swart gat in die verlede tienmiljoene kere meer aktief was as wat dit tans is," het Meng Su, 'n Pappalardo-genoot en 'n Einstein-genoot aan die Massachusetts Institute of Technology en die MIT Kavli Institute vir Astrofisika en ruimtelike ondersoek. "Voor die ontdekking van Fermi-borrels, het mense die moontlikheid bespreek, maar daar was geen enkele bewys dat ons swart gat so aktief kon wees nie. Die Fermi-borrelontdekking het die prentjie verander."

Soortgelyke borrels kan in ander sterrestelsels gesien word, maar dit is steeds onmoontlik om te sê of die Fermi-borrels deur dieselfde meganisme as die ander vervaardig is, het Meng voortgegaan. Dit is omdat die Fermi-borrels helder skyn in gammastrale met hoë energie, maar borrels in ander sterrestelsels so ver is dat hul gammastrale nie van die aarde af gesien kan word nie. In plaas daarvan word die borrels in die verte waargeneem in X-strale, radio en mikrogolwe. Toekomstige, meer presiese metings van die Fermi-borrels in baie golflengtes van lig kan insig bied in hoe dit vergelyk met borrels in ander sterrestelsels, en kan help om gebeure wat die afgelope drie tot vier miljoen jaar in die kern van ons sterrestelsel plaasgevind het, te ontdek.

Maar dit is nie al nie. Verdere studie van die Fermi-borrels, wat die astrofisici die eerste keer ontdek het toe hulle na donker materie gesoek het, kan eintlik help om donker materie te identifiseer. Dit is omdat die middestad van die sterrestelsel, waarvandaan die borrels ontstaan, een van die beste plekke is om bewyse van donker materie te vind. Sulke bewyse kan opgespoor word as 'n oormaat gammastrale wat geproduseer word wanneer donker materie-deeltjies interaksie met mekaar het. Om die oormaat te vind, sal astrofisici die Fermi-borrels deeglik moet verstaan. Daardie begrip sal die navorsers in staat stel om die gammastrale wat deur die Fermi-borrels vrygestel word, met vertroue van die algehele gammastraalsein af te trek voordat hulle na 'n oormaat gammastrale van donker materie soek.

In sommige van die mees aanvaarde modelle van donker materie "verwag ons dat die seine van die galaktiese middelpunt aansienlik helderder sal wees as enige ander plek in die lug", het Tracy Slatyer, 'n assistent-professor in fisika aan die Massachusetts Institute of Technology en 'n verbonde onderneming, gesê. Fakulteitslid aan die MIT Kavli Instituut vir Astrofisika en Ruimte-navorsing. 'Om net op te gee met die galaktiese sentrum is gewoonlik nie 'n goeie opsie nie.'

Inderdaad, het Slatyer voortgegaan, is daar reeds wenke van donker materie wat op gammastraalkaarte van die galaktiese middelpunt verskyn - wenke wat uiteindelik kan lei tot die ontdekking van donker materie.

Douglas Finkbeiner, 'n professor in sterrekunde en fisika aan die Harvard Universiteit en 'n lid van die Instituut vir Teorie en Berekening aan die Harvard-Smithsonian Sentrum vir Astrofisika, stem saam.

'Dit sal 'n uiterste ironie wees as ons die Fermi-borrels vind terwyl ons op soek is na donker materie en dan ontdek ons ​​die donker materie tydens die bestudering van die Fermi-borrels,' het hy gesê.


Astrofisici se opdatering oor enorme en onverwagte Fermi-borrels

Die Fermi-borrels strek vanaf ons sterrestelsel & # 8217s sentrum. Van einde tot einde strek hulle 50.000 ligjare, of ongeveer die helfte van die Melkweg en sy deursnee. Illustrasie via NASA en Goddard Space Flight Centre

In 2010 het wetenskaplikes wat by die Harvard – Smithsonian Sentrum vir Astrofisika gewerk het, die misterieuse Fermi-borrels ontdek wat tienduisende ligjare bo en onder ons Melkwegstelsel se skyf uitsteek. Hierdie enorme ballonne energieke gammastrale dui op 'n kragtige gebeurtenis wat miljoene jare gelede in ons sterrestelsel plaasgevind het, moontlik toe die supermassiewe swart gat in die sterrestelsel se kern gesmul het aan 'n enorme hoeveelheid gas en stof. In Januarie 2015 het die drie astrofisici wat die Fermi-borrels ontdek het, met Kelen Tuttle van The Kavli Foundation gesels oor voortdurende pogings om die oorsaak en implikasies van hierdie onverwagse en vreemde strukture te verstaan, asook maniere waarop hulle kan help om te jag. donker materie. Hierna volg 'n geredigeerde transkripsie van die bespreking van die rondetafel.

DOUGLAS FINKBEINER is 'n professor in sterrekunde en fisika aan die Harvard Universiteit en lid van die Instituut vir Teorie en Berekening aan die Harvard – Smithsonian Sentrum vir Astrofisika.

TRACY SLATYER is 'n assistent-professor in fisika aan die Massachusetts Institute of Technology en 'n aangeslote fakulteitslid aan die MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research.

MENG SU is 'n Pappalardo-genoot en 'n Einstein-genoot aan die Massachusetts Institute of Technology en die MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research.

DIE KAVLI-STIGTING: Toe u drie in 2010 Fermi-borrels ontdek, was dit 'n volledige verrassing. Niemand het die bestaan ​​van sulke strukture verwag nie. Wat was u eerste gedagtes toe u sien dat hierdie groot borrels - wat oor die helfte van die sigbare lug strek - uit die gegewens kom?

Douglas Finkbeiner was deel van 'n samewerking wat die eerste keer 'n gammastraal & # 8216haze & # 8217 ontdek naby die middelpunt van die Melkweg.

DOUGLAS FINKBEINER: Hoe gaan dit met teleurstelling? Dit lyk asof daar 'n gewilde misvatting is dat wetenskaplikes weet waarna hulle soek en wanneer hulle dit vind, weet hulle dit. In werklikheid is dit dikwels nie hoe dit werk nie. In hierdie geval was ons op soek na donker materie en het ons iets heeltemal anders gevind. Ek was dus eers verbaas, verbaas, teleurgesteld en verward.

Ons was op soek na bewyse van donker materie in die innerlike sterrestelsel, wat as gammastrale sou verskyn. En ons het wel 'n oormaat gammastrale gevind, dus het ons 'n rukkie gedink dat dit 'n donker materie sein sou wees. Maar namate ons 'n beter ontleding gedoen het en meer data bygevoeg het, het ons die rante van hierdie struktuur begin sien. Dit het gelyk soos 'n groot figuur 8 met 'n ballon bo en onder die vlak van die sterrestelsel. Donker materie sou dit waarskynlik nie doen nie.

Destyds het ek die tong-in-die-kies-opmerking gemaak dat ons dubbele borrelprobleme het. In plaas van 'n mooi bolvormige stralekrans soos wat ons met donker materie sou sien, het ons hierdie twee borrels gevind.

Tracy Slatyer het getoon dat die gammastraal & # 8216haze & # 8217 eintlik afkomstig is van twee warm borrels plasma wat uit die galaktiese sentrum voortspruit.

TRACY SLATYER: Ek het 'n praatjie oor die Fermi-borrels & # 8220Dubbele borrelprobleme genoem "- dit het so 'n mooi ring.

FINKBEINER: Dit doen. Na my eerste gedagte & # 8211 "O, tog is dit nie donker saak nie" & # 8211 was my tweede gedagte: "O, dit is nog steeds iets baie interessant, so laat ons nou uitvind wat dit is."

SLATYER: Destyds, Doug, het jy my iets vertel in die lyn van "Wetenskaplike ontdekkings word meer gereeld deur 'Huh, wat snaaks lyk' aangekondig as deur 'Eureka!'" Toe ons die eerste keer die rand van hierdie borrels sien opkom, het ek onthou dat ek saam met Doug na die kaarte gekyk het, wat gewys het waar hy gedink het daar is rande, en dit glad nie self gesien het nie. En toe begin meer data inkom en word dit duideliker en duideliker, alhoewel dit moontlik Isak Asimov was wat dit eers gesê het.

My eerste reaksie was dus meer soos 'Ha, dit lyk regtig vreemd.' Maar ek sou myself nie teleurgesteld noem nie. Dit was 'n raaisel wat ons moes uitvind.

FINKBEINER: Miskien is befuddled 'n beter beskrywer as teleurgesteld.

Meng Su het die eerste kaarte ontwikkel wat die presiese vorm van die Fermi-borrels getoon het.

MENG SU: Ek stem saam. Ons het al van ander borrelagtige strukture in die heelal geweet, maar dit was nogal 'n groot skok. Geen teorieë het hierdie borrels in die melkweg gevind nie. Toe Doug vir ons die eerste keer die prentjie wys waar u die borrels kan begin sien, het ek dadelik begin nadink oor wat moontlik hierdie soort struktuur behalwe donker materie kan oplewer. Ek was persoonlik minder verbaas oor die struktuur self en meer verbaas oor hoe die Melkweg dit kon vervaardig.

SLATYER: Maar dit is natuurlik ook waar dat die strukture wat ons in ander sterrestelsels sien nog nooit in gammastrale gesien is nie. Sover ek weet, was daar nooit 'n verwagting dat ons 'n helder sein in gammastrale sou sien nie, of die Melkweg 'n struktuur soos hierdie kon maak.

US: Dit is reg. Hierdie ontdekking is nog steeds uniek en vir my straf.

Wenke van die Fermi-borrels & # 8217 -rande is die eerste keer in X-strale (blou) waargeneem deur ROSAT, wat in die 1990's bedryf is. Die gammastrale wat deur die Fermi gammastraal-ruimteteleskoop (magenta) in kaart gebring word, strek veel verder van die sterrestelsel af. Beeld via NASA se Goddard Space Flight Center

TKF: Waarom is sulke borrels nie in die Melkweg verwag as dit in ander sterrestelsels gesien word nie?

FINKBEINER: Dit is 'n goeie vraag. Aan die een kant sê ons dat dit nie ongewoon in ander sterrestelsels is nie, terwyl ons aan die ander kant sê dat dit totaal onverwags in die Melkweg was. Een van die redes waarom dit onverwags was, is dat alhoewel elke sterrestelsel 'n supermassiewe swart gat in die middel het, is die swart gat in die melkweg ongeveer 4 miljoen keer die massa van die son, terwyl dit in die sterrestelsels waarin ons voorheen borrels gesien het, die swart gate is geneig om 100 of 1 000 keer massiewer te wees as ons swart gat. En omdat ons dink dat dit die swart gat is wat die nabygeleë materie suig wat die meeste van hierdie borrels maak, sou u nie verwag het dat 'n klein swart gaatjie soos die een wat ons in die Melkweg het, hiertoe in staat sou wees nie.

US: Daarom het niemand verwag om borrels in ons sterrestelsel te sien nie. Ons het gedink die swart gat in die middel van die Melkweg is 'n vervelige een wat net stil daar sit. Maar meer en meer bewyse dui daarop dat dit baie lank gelede baie aktief was. Dit lyk nou asof ons swart gat in die verlede tienmiljoene keer meer aktief kon gewees het as wat dit tans is. Voordat die Fermi-borrels ontdek is, het mense die moontlikheid bespreek, maar daar was geen enkele bewys dat ons swart gat so aktief kon wees nie. Die Fermi-borrelontdekking het die prentjie verander.

SLATYER: Presies. Ander sterrestelsels met strukture wat soortgelyk lyk, is in werklikheid heel verskillende galaktiese omgewings. Dit is nie duidelik dat borrels wat ons sien in ander sterrestelsels met redelik soortgelyke vorms as dié wat ons in die Melkweg sien, noodwendig uit dieselfde fisiese prosesse kom nie.

As gevolg van die sensitiwiteit van die instrumente, is daar geen manier om te kyk na die gammastrale wat verband hou met hierdie borrels in ander Melkwegagtige sterrestelsels nie - as dit hoegenaamd gammastrale vrystel. Die Fermi-borrels is regtig ons eerste kans om so iets van naderby en in gammastrale te bekyk, en ons weet net nie of baie van die baie raaiselagtige eienskappe van die Fermi-borrels in ander sterrestelsels voorkom nie. Dit is op die oomblik nog onduidelik in watter mate die Fermi-borrels dieselfde verskynsel is as wat ons sien in soortgelyke gevormde strukture op ander golflengtes in ander sterrestelsels.

US: Ek dink dit is eintlik baie gelukkig dat ons sterrestelsel hierdie strukture het. Ons kan baie duidelik en met groot sensitiwiteit daarna kyk en dit in staat stel om dit in detail te bestudeer.

SLATYER: So iets kan in ander sterrestelsels voorkom, en ons sal dit nooit weet nie.

US: Ja - en die teendeel is ook waar. Dit is heeltemal moontlik dat die Fermi-borrels afkomstig is van iets wat ons nog nooit voorheen gesien het nie.

FINKBEINER: Presies. En byvoorbeeld, die X-strale wat ons sien kom van borrels in ander sterrestelsels, daardie fotone het 'n faktor van 'n miljoen keer minder energie as die gammastrale wat ons sien stroom uit die Fermi-borrels. Ons moet dus nie tot die gevolgtrekking kom dat hulle uit dieselfde fisiese prosesse kom nie.

US: En hier in ons eie sterrestelsel dink ek dat meer mense vrae vra oor die implikasies van die Melkweg se swart gat wat so aktief is. Ek dink die prentjie en die vrae is nou anders. Die ontdekking van hierdie struktuur hou baie belangrike gevolge in vir baie sleutelvrae oor die melkweg, die vorming van sterrestelsels en die groei van swart gate.

Die Fermi gammastraal-ruimteteleskoop het die data versamel wat die Fermi-borrels laat blyk het. Beeld via NASA se Goddard Space Flight Center

TKF: Doug en Meng, in 'n Scientific American-artikel wat u saam met Dmitry Malyshev geskryf het, het u gesê dat Fermi borrel "beloof om diep geheime oor die struktuur en geskiedenis van ons sterrestelsel te openbaar." Sal u ons meer vertel oor watter tipe geheime dit kan wees?

US: Daar is ten minste twee sleutelvrae wat ons probeer beantwoord oor die supermassiewe swart gate in die middel van elke sterrestelsel: Hoe vorm en groei die swart gat self? En soos die swart gat groei, wat is die wisselwerking tussen die swart gat en die gasheerstelsel?

Ek dink hoe die Melkweg in hierdie groot prentjie pas, is nog steeds 'n raaisel. Ons weet nie waarom die massa van die swart gat in die middel van die Melkweg so klein is in vergelyking met ander supermassiewe swart gate nie, of hoe die wisselwerking tussen hierdie relatief klein swart gat en die Melkwegstelsel werk nie. Die borrels bied 'n unieke skakel vir die manier waarop die swart gat gegroei het en hoe die energie-inspuiting van die aanwasproses van die swart gat die Melkweg as geheel beïnvloed het.

FINKBEINER: Sommige van ons kollegas by die Harvard – Smithsonian Sentrum vir Astrofisika doen simulasies waar hulle kan sien hoe supernova-ontploffings en swart gat-aanwas gebeur gas verhit en dit uit 'n sterrestelsel verdryf. U kan in sommige van hierdie simulasies sien dat dinge goed gaan, sterre vorm en die sterrestelsel draai en alles vorder, en dan kan die swart gat 'n kritieke grootte bereik. Skielik, wanneer meer materie in die swart gat val, maak dit so 'n groot flits dat dit basies die meeste gas reg uit die melkweg stoot. Daarna is daar nie meer stervorming nie - jy is nogal klaar. Die terugvoerproses is die sleutel tot sterrestelselvorming.

US: As die borrels - soos dié wat ons gevind het - af en toe vorm, kan dit ons help om te verstaan ​​hoe die energie-uitvloei uit die swart gat die stralingsvermoë van die gas in die stralende donkerstof van die Melkweg verander. As hierdie gas afkoel, vorm die melkweg sterre. Dus sal die hele stelsel verander word as gevolg van die borrelverhaal, is die borrels nou gekoppel aan die geskiedenis van ons sterrestelsel.

Data van die Fermi-teleskoop toon die borrels (in rooi en geel) teenoor ander bronne van gammastrale. Die vlak van die sterrestelsel (meestal swart en wit) strek horisontaal oor die middel van die beeld, en die borrels strek op en af ​​vanaf die middel. Beeld via NASA se Goddard Space Flight Center

TKF: Watter bykomende eksperimentele data of simulasies is nodig om regtig te verstaan ​​wat met hierdie borrels aangaan?

US: Op die oomblik is ons op twee dinge gefokus. Eerstens, op grond van waarnemings met meer golflengte, wil ons die huidige status van die borrels verstaan ​​- hoe vinnig dit uitbrei, hoeveel energie daardeur vrygestel word en hoe hoë-energie deeltjies binne die borrels naby die swart versnel word. gat of binne-in die borrels self. Hierdie besonderhede wil ons soveel moontlik deur waarnemings verstaan.

Tweedens wil ons die fisika verstaan. Ons wil byvoorbeeld net verstaan ​​hoe die borrels in die eerste plek gevorm het. Kan 'n uitbarsting van stervorming baie naby die swart gat help om die uitvloei te vorm wat die borrels aandryf? Dit kan ons help om te verstaan ​​watter proses hierdie borrels vorm.

FINKBEINER: Enige tipe werk wat u die hoeveelheid energie kan gee wat oor spesifieke tydskale vrygestel word, is regtig belangrik om vas te stel wat aangaan.

US: Waarheid, ek dink dit is verbasend hoeveel van die gevolgtrekkings wat ons gemaak het uit die heel eerste waarnemings van die borrels, vandag nog geld. Die energie, die snelheid, die ouderdom van die borrels - dit alles stem ooreen met die waarnemings van vandag. Al die waarnemings dui op dieselfde verhaal, wat ons toelaat om meer gedetailleerde vrae te stel.

TKF: Dit gebeur nie dikwels in astrofisika nie, waar u aanvanklike waarnemings so in die kol is.

FINKBEINER: Dit gebeur nie altyd nie, dit is waar. Maar ons was ook nie baie presies nie. Ons artikel sê dat die borrels tussen 1 en 10 miljoen jaar oud is, en nou dink ons ​​dat hulle ongeveer 3 miljoen jaar oud is, wat logaritmies tussen 1 en 10 miljoen reg is. So, ons is redelik gelukkig. Maar dit is nie asof ons gesê het dit sal 3,76 miljoen wees en reg is nie.

TKF: Wat is die ander oorblyfsels van hierdie borrels? Wat meer hoop u om te leer wat ons nog nie bespreek het nie?

FINKBEINER: Ons het 'n ouderdom. Ek is klaar. [gelag]

TKF: Ha! Nou klink dit nie soos astrofisika nie.

US: Nee, eintlik verwag ons om baie nuwe dinge uit toekomstige waarnemings te leer.

Ons sal in die komende jare bykomende satelliete hê wat beter metings van die borrels sal bied. Een verrassende ding wat ons gevind het, is dat die borrels 'n hoë energie-afslag het. Basies hou die borrels op met 'n hoë energie-gammastraling op 'n sekere energie. Daarbo sien ons geen gammastrale nie en weet ons nie hoekom nie. Ons hoop dus om beter metings te neem wat ons kan vertel waarom hierdie afsnypunt plaasvind. Dit kan gedoen word met toekomstige gammastraal-energiesatelliete, insluitend een genaamd Dark Matter Particle Explorer wat later vanjaar sal begin. Alhoewel die satelliet gefokus is op die soek na handtekeninge van donker materie, sal dit ook hierdie hoë-energie gammastrale kan opspoor, selfs hoër as die Fermi gammastraal-ruimteteleskoop, die teleskoop wat ons gebruik het om die Fermi-borrels te ontdek. Dit is waar die naam van die struktuur vandaan kom.

Net so stel ons ook belang in gammastrale met laer energie. Daar is 'n paar beperkings met die Fermi-satelliet wat ons tans gebruik & # 8211 die ruimtelike resolusie is nie naastenby so goed vir gammaarstrale met lae energie nie. Ons hoop dus om in die toekoms nog 'n satelliet te lanseer wat die borrels in gammastrale met lae energie kan sien. Ek is eintlik deel van 'n span wat voorstel om hierdie satelliet te bou, en ek is bly om 'n goeie naam daarvoor te vind: PANGU. Dit is nog in die vroeë stadiums, maar hopelik kan ons die data binne 10 jaar kry. Hieruit hoop ons om meer te leer oor die prosesse binne die borrels wat lei tot die emissie van gammastrale. Ons het meer data nodig om dit te verstaan.

Ons wil ook meer leer oor die borrels in X-strale, wat ook belangrike inligting bevat. X-strale kan ons byvoorbeeld vertel hoe die borrels die gas in die stralekrans van die Melkweg beïnvloed. Die borrels verhit vermoedelik die gas as dit in die stralekrans uitbrei. Ons wil meet hoeveel die energie van die borrels in die gashalo gestort word. Dit is die sleutel om die impak van die swart gat op stervorming te verstaan. 'N Nuwe Duits-Russiese satelliet genaamd eRosita, wat in 2016 beplan word, kan hiermee help. Ons hoop dat die gegewens ons sal help om besonderhede te leer oor al die dele van die borrel en hoe dit met die gas omring.

FINKBEINER: Ek stem heeltemal saam met wat Meng so pas gesê het. Dit gaan 'n baie belangrike datastel wees.

SLATYER: Om die presiese oorsprong van die borrels uit te vind, is iets waarna ek uitsien. As u byvoorbeeld 'n paar basiese aannames maak, lyk dit of die gammastraal sein baie vreemde eienskappe het. Dit is veral verbasend dat die borrels so eenvormig lyk. U sou nie verwag dat die fisika-prosesse wat ons dink binne die borrels sou plaasvind, hierdie eenvormigheid sou bewerkstellig nie. Is hier verskeie prosesse aan die werk? Lyk die stralingsveld binne die borrels heel anders as wat ons verwag? Is daar 'n vreemde kansellasie tussen die elektrondigtheid en die bestralingsveld? Dit is maar enkele van die vrae wat ons nog het, vrae waarop meer waarnemings - soos dié waaroor Meng gepraat het - lig moet werp.

FINKBEINER: Met ander woorde, ons kyk nog in detail en sê: "Dit lyk snaaks."

TKF: Dit klink asof daar nog baie meer waarnemings is wat gedoen moet word voordat ons die Fermi-borrels ten volle kan verstaan. Maar volgens wat ons reeds weet, is daar iets wat die galaktiese kern weer kan opskiet en sodoende meer sulke borrels kan skep?

FINKBEINER: Wel, as ons reg is dat die borrels uit die swart gat kom wat baie stof opsuig, gooi net 'n klomp gas op die swart gat en jy sal vuurwerke sien.

TKF: Is daar baie materie naby ons swart gat wat hierdie vuurwerke natuurlik kan laat opvlam?

FINKBEINER: Ag seker! Ek dink nie dit sal in ons lewens gebeur nie, maar as u miskien 10 miljoen jaar wag, sal ek glad nie verbaas wees nie.

US: Daar is kleiner stukkies materie, soos 'n wolk gas genaamd G2 wat volgens mense soveel massa het as miskien drie Aarde, wat binne 'n paar jaar waarskynlik in die swart gat getrek sal word. Dit sal waarskynlik nie iets soos die Fermi-borrels oplewer nie, maar dit sal ons iets vertel oor die omgewing rondom die swart gat en die fisika van hierdie proses. Hierdie waarnemings kan ons help om te bepaal hoeveel massa dit sou benodig om die Fermi-borrels te skep en watter soorte fisika in die proses gespeel het.

FINKBEINER: Dit is waar, ons kan iets interessants leer uit hierdie G2-wolk. Maar dit kan 'n bietjie rooi haring wees, aangesien geen redelike model aandui dat dit gammastrale sal lewer nie. Dit sal 'n gaswolk ongeveer 100 000 000 keer groter verg om 'n Fermi-borrel te produseer.

US: Daar is baie bewyse dat die galaktiese sentrum 'n baie ander omgewing 'n paar miljoen jaar gelede was. Maar dit is moeilik om die algehele verhaal af te lei van presies hoe dinge in die verlede was en wat in die tussentyd gebeur het. Ek dink die Fermi-borrels kan 'n unieke, direkte bewys lewer dat daar vroeër baie ryker gas en stof was wat die sentrale swart gat gevoer het as wat dit vandag is.

TKF: Die Fermi-borrels bly beslis 'n opwindende navorsingsgebied. Donker materie is ook so, waarna jy oorspronklik gesoek het toe jy die Fermi-borrels ontdek het. Hoe gaan daardie oorspronklike jag op donker materie?

FINKBEINER: Ons het regtig volle sirkel gekom. As een van die mees besproke soorte teoretiese deeltjies van donker materie bestaan, die Weakly Interacting Dark Matter Particle, of WIMP, moet dit 'n soort gammastraal sein afgee. Dit is net die vraag of die sein op 'n vlak is wat ons kan opspoor. As u hierdie sein ooit in die innerlike sterrestelsel wil sien, moet u al die ander dinge verstaan ​​wat gammastrale maak. Ons het gedink ons ​​verstaan ​​hulle almal, en toe kom die Fermi-borrels. Nou moet ons hierdie borrels deeglik verstaan ​​voordat ons weer na WIMP's in die middel van die sterrestelsel kan soek. Sodra ons dit goed verstaan, kan ons die Fermi-borrel-gammastrale met vertroue aftrek van die algehele gammastraal-sein en op soek wees na 'n oormaat gammastralings wat oorblywende donker materie kan hê.

Sit aanhalings van Richard Feynman en Valentine Telegdi saam, "Gister se sensasie is vandag se kalibrasie is môre & # 8217s agtergrond." Die Fermi-borrels is beslis baie interessant op sigself, en hulle sal mense jare lank besig hou om te probeer uitvind wat dit is. Maar dit is ook 'n agtergrond of 'n voorgrond vir enige soeke na donker materie, en dit moet ook daarom verstaan ​​word.

SLATYER: Hieraan werk ek deesdae in my navorsing. En die eerste vraag wat Doug net gesê het, is dikwels: "Wel, waarom soek u nie net bewyse van donker materie êrens anders as die innerlike sterrestelsel nie?" Maar in WIMP-modelle van donker materie verwag ons dat die seine van die galaktiese middelpunt aansienlik helderder sal wees as enige ander plek in die lug. Om net die galaktiese sentrum op te gee, is dus gewoonlik nie 'n goeie opsie nie.

As ons na die Fermi-borrels naby die galaktiese middelpunt kyk, het ons 'n belowende sein gevind wat moontlik met donker materie gepaard kan gaan. Dit strek 'n aansienlike afstand vanaf die galaktiese middelpunt en het baie van die eienskappe wat u sou verwag van 'n donker materie sein - ook om buite die borrels te verskyn.

This is a very concrete case where studies of the Fermi bubbles uncovered something that may be related to dark matter – which is what we were looking for in the first place. It also emphasizes the importance of understanding what exactly is going on in the bubbles, so that we can get a better understanding of this very interesting region of the sky.

FINKBEINER: It would be a supreme irony if we found the Fermi bubbles while looking for dark matter and then while studying the Fermi bubbles we discovered dark matter.


Inleiding

Recently, data from the Fermi-LAT have revealed [1], [2] (see also [3]) the presence of two huge bi-lobular structures in gamma-rays, the so-called “Fermi bubbles”, extending up to 50 ° above and below the galactic plane. The overall spectrum of the bubbles is ∝ E − 2 , i.e. much harder than the π 0 , inverse Compton (IC) and bremsstrahlung foregrounds from galactic cosmic rays in the disk, and extends from a spectral shoulder at about a GeV up to a cut-off/roll-over at a few hundreds of GeV. The bubbles have an almost constant surface brightness with sharp edges. The above properties as well as the size and position of the bubbles are rather robust with respect to the details of foreground subtraction making it unlikely that the bubbles are an artefact of the foreground subtraction.

Both the position at galactic longitude ℓ = 0 ° and its symmetry with respect to the galactic plane hint at the galactic centre (GC) as the origin of the bubbles. While similar structures have been observed in radio galaxies the detection of the Fermi bubbles is puzzling given that there is no evidence for present activity of the massive black hole at the GC. Understanding this would provide an excellent probe of this region which is otherwise obscured by the galactic disk. The bubbles may play an important role in the dynamics of our galaxy and constitute a source of cosmic rays. They dominate the high latitude gamma-ray emission at (and possibly contribute close to) the GC, so constitute an important background for indirect dark matter searches. It is therefore important to understand and model the origin of the non-thermal emission from the bubbles.

The observed high-energy gamma-rays can in principle be of hadronic or leptonic origin, i.e. π 0 decay or inverse Compton (IC) scattering of the ambient radiation fields (CMB, far IR and optical/UV) by high energy electrons. A model [4] for the hadronic origin invokes an increased star formation rate close to the GC in combination with a strong convective wind up to kiloparsec distances from the galactic plane. The neutral pions are produced from spallation on the ambient gas in the bubbles of an E − 2 spectrum of protons and nuclei accelerated in supernova remnants close to the GC the kinematics of the π 0 production can explain the spectral shoulder around 1 GeV. Leptonic models, on the other hand, have to explain how despite the rapid cooling of electrons the bubbles volume can be filled with a consistently hard spectrum. It has been argued that disruption of stars close by the central massive black hole can heat the ambient gas and produce shocks. Estimates for the rate of this process predict hundreds of concentric shock fronts filling the bubbles. Electrons are repeatedly accelerated by diffusive shock acceleration, thereby explaining the hard gamma-ray spectrum. The spectral cut-off/roll-over would then be due to competition of acceleration and cooling by IC (and possibly synchrotron) losses.

Data from the ROSAT X-ray satellite [5] however only show evidence for a limb brightened structure coinciding with the bubble edges, possibly from a shock front. The non-observation of X-rays from the bubble interior, on the other hand, points at a relatively thin, hot plasma. With estimates for a gas density of n ∼ 10 − 2 cm − 3 and a temperature of T ∼ 2 keV , the total energy in hot gas is ∼ 10 54 − 55 erg [1]. Furthermore, assuming velocities typical for shock fronts in the interstellar medium gives ∼ 10 7 ( U / 1000 km s − 1 ) yr for the age of the bubbles at a projected distance of 10 kpc.

Other possible scenarios for the generation of the bubbles than those above include jets emanating from the central black hole. While we choose to remain agnostic about the origin of the bubbles itself we note that a shock might have been produced by such a jet active for a few million years. It has recently been shown [6] that a light but overpressured jet powered by ∼ 10 % of the Eddington luminosity leads to a shock coincident with the bubble edge and in agreement with the overall bubble shape. In the following, we will explain the non-thermal emission from the bubbles by second-order Fermi acceleration of electrons and IC scattering of these electron on ambient radiation fields. As the electrons are constantly accelerated in the whole bubble this can lead to the hard gamma-ray spectrum.


Do black holes have indigestion? That could explain mysterious bubbles belched into space

Black holes don’t just devour things. They also spew enormous gas outflows into space, and when the supermassive black hole that lurks at the center of our solar system did that 6 million years ago, it may be the reason behind mysterious bubbles in the void.

What are now known as Fermi Bubbles are two gargantuan orbs of dust, gas and cosmic rays on either side of Sagittarius A* (Sgr A*), the Milky Way’s supermassive black hole. They were first discovered in 2010 by NASA’s Fermi Gamma-Ray Telescope. Gargantuan doesn’t even begin to cover it—they stretch 50,000 light years across. They also kind of look like a psychedelic hourglass in the colorized NASA image above (otherwise the human eye would be unable to see them). Now astrophysicists Ruiyu Zhang and Fulai Guo believe that these bubbles and their surrounding gamma rays and X-rays emerged when our supermassive black hole belched them into being.

More Black Holes

“Despite numerous studies on the bubbles, their origin and emission mechanism remain elusive,” Zhang and Guo said in a study recently published in The Astrophysical Journal, explaining that they “[used] simulations to study the scenario where the cosmic rays in the bubbles are mainly accelerated at the forward shocks driven by a pair of opposing jets from Sgr A*.”

By running simulations of the massive outflow event, which was happening just as humans began to walk on two legs, the scientists found that intense gas jets on either side of Sgr A* were able to produce such bizarre bubbles on either end of the black hole. You don’t mess with outflows that escape a black hole. Powerful and wide enough outflows can rip through the black hole’s surrounding halo of gas and create immense shock waves. In the simulations, these shock waves forced the gas into the same shape as the Fermi Bubbles as they compressed and heated it. The edges of the shock waves pushed the bubbles further and further out into space.

How you would see the Fermi Bubbles at different angles, if you could see them with the naked eye. Krediet: NASA

Observations that had previously been made also matched up with the simulation results. Simulated jets of gas had energy levels consistent with those emitted by supermassive black holes in other galaxies, and the temperature the gas skyrocketed to when it was heated by shock waves was also consistent with that revealed by X-ray observations of the bubbles.

“The forward shocks compress the hot halo gas, and at low latitudes, the compressed gas shows an X-shaped structure,” Zhang and Guo explained.

The entire process took about a million years, which is how long it took for those uber-powerful jets to die down, and can explain the bubbles’ strange morphology. It took another 5 million years for the bubble to reach the almost unfathomable size they have now reached. The most cosmic ray acceleration was thought to have taken place in the heads of the bubbles during the first two million years of their existence, but even though expansion slowed down, they still continued to get more and more monstrous. There are also bubbles around the bubbles, radio wave structures which the scientists believe could have been the result of a smaller shockwave event later on.

Could there be other supermassive black holes belching bubbles right now? If it happened here, it could happen anywhere out there.


Title: THE FERMI BUBBLES: SUPERSONIC ACTIVE GALACTIC NUCLEUS JETS WITH ANISOTROPIC COSMIC-RAY DIFFUSION

The Fermi Gamma-Ray Space Telescope reveals two large bubbles in the Galaxy, which extend nearly symmetrically 50 Degree-Sign above and below the Galactic center. Using three-dimensional (3D) magnetohydrodynamic simulations that self-consistently include the dynamical interaction between cosmic rays (CRs) and thermal gas and anisotropic CR diffusion along the magnetic field lines, we show that the key characteristics of the observed gamma-ray bubbles and the spatially correlated X-ray features in the ROSAT 1.5 keV map can be successfully reproduced by recent jet activity from the central active galactic nucleus. We find that after taking into account the projection of the 3D bubbles onto the sky the physical heights of the bubbles can be much smaller than previously thought, greatly reducing the formation time of the bubbles to about a Myr. This relatively small bubble age is needed to reconcile the simulations with the upper limit of bubble ages estimated from the cooling time of high-energy electrons. No additional physical mechanisms are required to suppress large-scale hydrodynamic instabilities because the evolution time is too short for them to develop. The simulated CR bubbles are edge-brightened, which is consistent with the observed projected flat surface brightness distribution. Furthermore, we demonstrate that the sharpmore » edges of the observed bubbles can be due to anisotropic CR diffusion along magnetic field lines that drape around the bubbles during their supersonic expansion, with suppressed perpendicular diffusion across the bubble surface. Possible causes of the slight bends of the Fermi bubbles to the west are also discussed. « less


Milky Way Blew Bubbles

By: Camille M. Carlisle September 14, 2012 5

Kry sulke artikels na u posbus gestuur

A careful analysis of Planck observations shows that there really is a mysterious haze emanating from the Milky Way’s core, mission team members say.

The evidence that our galaxy’s central supermassive black hole threw a snit fit a few million years ago has grown much stronger, scientists from the ESA’s Planck mission report in a paper recently posted on the arXiv. The team first announced the results several months ago at a conference in Italy, but the new paper presents the details of the researchers’ work.

Careful analysis of observations made by the Planck satellite produced this all-sky image at 30 and 44 GHz, which reveals a microwave haze ballooning outward from the Milky Way's center. (The jagged black line across the image is where our galaxy's disk lies.)

ESA / Planck Collaboration

two gargantuan gamma-ray bubbles Finkbeiner and his colleagues found six years later using NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope.

Astronomers have proposed various explanations for what created the haze, from the death of dark matter particles to a brief outburst from the Milky Way’s supermassive black hole, in which two jets of superhot, ionized gas blew giant bubbles in the material surrounding our galaxy. This picture of a black-hole tantrum currently stands as the favored scenario.

But even though the haze looks to match up with the Fermi bubbles, several researchers have questioned its existence. Finkbeiner’s team picked the haze out of WMAP data by subtracting maps of known emission from the observations, peeling back layers like the pages in a child’s overlay book to reveal the haze’s residue. Both the WMAP team and other researchers have argued that this method is problematic their own attempts to find the so-called haze turned up nothing, leading them to conclude that it’s likely an artifact of data processing. Subsequent analyses by Finkbeiner, Greg Dobler (Kavli Institute for Theoretical Physics at the University of California, Santa Barbara), and others have failed to convince the naysayers.

That’s where the Planck team stepped in.

“We started this trying to actually take down the claim of WMAP conclusions from Finkbeiner and others, hoping that their analysis was, frankly, circular,” says Krzysztof Górski (Jet Propulsion Laboratory and Warsaw University Observatory, Poland). Górski and his colleagues tackled the question in two ways. First, they used the simple, map-subtracting method to look for a haze in Planck’s data. But then they tried a more complex, comprehensive approach. Instead of starting with pre-fab templates, they took apart all the satellite’s data at the same time, sorting the pieces into different categories — such as “dust” or “cosmic microwave background radiation” — as they went. Then they compared these new maps with the regular templates to confirm what they were seeing. Both methods turned up a bubble-like haze.

When superimposed over data from NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope (blue), the galactic haze as seen by Planck (red and yellow) lines up with the gamma-ray bubble features. The Fermi data correspond to observations performed at energies roughly a quadrillion times greater than Planck's.

Microwave: ESA / Planck Collaboration gamma ray: NASA / DOE / Fermi LAT / Dobler et al. / Su et al.

possible jet-like features by Finkbeiner and Meng Su (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) also points to a more rollicking past for the black hole, although those jets — if they’re jets: the signal is too faint to say for sure — probably formed later, shooting up into the bubble cavities carved out by previous activity.

The WMAP team declined to comment on the Planck result until the researchers release their own interpretation of the haze as part of an upcoming bundle of publications. There’s no word yet on when that release will be.

Related story: C. Carlisle. "Milky Way's Black Hole Once Active." 16 August 2012.


Mind-boggling Fermi Bubbles probed via quasar light

View larger. | The Fermi Bubbles, discovered in 2010, extend above and below the plane of our Milky Way galaxy. They shine in gamma rays, x-rays and radio waves but are invisible to the human eye. The graphic shows how the Hubble Space Telescope was used to probe the light from a distant quasar … to analyze the Fermi Bubbles. The quasar’s light passed through one of the bubbles. Imprinted on that light is information about the outflow’s speed, composition, and eventually mass. Image via HubbleSite.

There’s news this week (January 5, 2014) from the ongoing meeting of astronomers in Seattle about the wonderful Fermi Bubbles, a vast apparent shock wave feature discovered in 2010, extending above and below the plane of our Milky Way galaxy. The bubbles look like a giant number “8” at the center of our galaxy. From the beginning, astronomers assumed these huge outflow features were caused by some major disruption from our galaxy’s core. They also identified high-energy jets extending through the bubbles in 2012. Now astronomers have ingeniously used the light of a quasar to probe one of the Fermi Bubbles, greatly increasing what we know about it. They’ve learned, among other things, that a wind is blowing from our galaxy’s core, driving the material that pushes the bubbles outward, at some 2 million miles per hour (3 million kph).

If you could see them, the Fermi Bubbles would span more than half of the visible sky, from the constellation Virgo to the constellation Grus. In other words, when you look at the night sky, chances are you’re looking right at these bubbles and jets. But – since your eyes can’t detect gamma rays, x-rays or radio waves, all of which have been used to study the bubbles – you can’t see them.

But we do see similar outflow features from the cores of other galaxies. Andrew Fox of the Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, lead researcher of the new study, said:

When you look at the centers of other galaxies, the outflows appear much smaller because the galaxies are farther away. But the outflowing clouds we’re seeing are only 25,000 light-years away in our galaxy. We have a front-row seat. We can study the details of these structures. We can look at how big the bubbles are and can measure how much of the sky they are covering.

In this recent work, astronomers used the Hubble Space Telescope to measure the velocity and composition of the Fermi Bubbles. They used an instrument mounted on Hubble called the Cosmic Origins Spectrograph (COS) to probe the ultraviolet light from a distant quasar that lies behind the base of the northern bubble.

Imprinted on that light as it travels through the lobe is information about the velocity, composition, and temperature of the expanding gas inside the bubble, which, the astronomers said, “only COS can provide.”

Fox’s team determined that the gas on the near side of the bubble is moving toward Earth and the gas on the far side is traveling away. COS spectra show that the gas is rushing from the galactic center at roughly 2 million miles an hour (3 million kph). Rongmon Bordoloi of the Space Telescope Science Institute, a co-author on the science paper, said:

This is exactly the signature we knew we would get if this was a bipolar outflow. This is the closest sightline we have to the galaxy’s center where we can see the bubble being blown outward and energized.

In May, 2012, astronomers announced gamma-ray jets (shown in pink) extending through the Fermi Bubbles. Read more about the 2012 discovery of the jets. Image via David A. Aguilar (CfA)

The new observations also measured, for the first time, the composition of the material being swept up in the gaseous cloud. COS detected silicon, carbon, and aluminum, indicating that the gas is enriched in the heavy elements produced inside stars and represents the fossil remnants of star formation.

COS measured the temperature of the gas at approximately 17,500 degrees Fahrenheit, which is much cooler than most of the super-hot gas in the outflow, thought to be at about 18 million degrees Fahrenheit. Fox explained:

We are seeing cooler gas, perhaps interstellar gas in our galaxy’s disk, being swept up into that hot outflow.

These astronomers say this is the first result in a survey of 20 faraway quasars whose light passes through gas inside or just outside the Fermi Bubbles — like a needle piercing a balloon.

An analysis of the full sample will yield the amount of mass being ejected. The astronomers can then compare the outflow mass with the velocities at various locations in the bubbles to determine the amount of energy needed to drive the outburst and possibly the origin of the explosive event.

Astronomers have proposed two primary theories for the possible origins for the bipolar lobes. One idea is a frenzy of star birth at the Milky Way’s center. The other is a major eruption of our Milky Way’s central supermassive black hole. In either case, the event that created the bubbles apparently took place at least 2 million years ago, at a time when our earliest human ancestors had recently mastered walking upright.

And, whatever the origin of the Fermi Bubbles, they indicate that our Milky Way’s center was much more active in the past than it is today.

Astronomers initially spotted the Fermi Bubbles using NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope in 2010. The detection of high-energy gamma rays suggested early on that a violent event in the galaxy’s core aggressively launched energized gas into space. The video below describes the 2010 discovery.


Kyk die video: Ster groote vergelijking (Februarie 2023).