Nó có cấu trúc khí lưỡng cực khổng lồ, trải qua hàng trăm năm ánh sáng, tập trung vào trung tâm thiên hà của chúng ta và gần hố đen siêu lớn trung tâm thiên hà. Các nhà thiên văn học đã tìm thấy nó với kính viễn vọng MeerKAT mới, siêu nhạy ở Nam Phi.
Phát xạ vô tuyến phức tạp từ trung tâm thiên hà, được chụp bằng kính viễn vọng vô tuyến MeerKAT của Nam Phi. Các bong bóng vô tuyến khổng lồ mới được phát hiện là các cấu trúc chạy từ trên xuống dưới trong hình ảnh này. Hình ảnh qua SARAO / Oxford.
Dải Ngân hà của chúng ta được coi là một thiên hà tương đối yên tĩnh, nhưng - tại trung tâm của nó - nó được biết là có một lỗ đen có khối lượng 4 triệu mặt trời: nguồn gốc của nhiều quá trình hấp dẫn và năng động. Hôm qua - ngày 11 tháng 9 năm 2019 - các nhà thiên văn học đã công bố phát hiện tại khu vực mà họ gọi là một trong những tính năng lớn nhất từng được quan sát thấy ở trung tâm dải Ngân hà. Tính năng này là một cặp bong bóng phát ra vô tuyến khổng lồ, cao chót vót trên và dưới khu vực trung tâm của thiên hà chúng ta. Các nhà khoa học mô tả nó có hình đồng hồ cát. Toàn bộ cấu trúc trải dài khoảng 1.400 năm ánh sáng, hoặc khoảng 5% khoảng cách giữa mặt trời của chúng ta và trung tâm thiên hà.
Phát hiện mới này đã được công bố ngày hôm nay trên tạp chí Thiên nhiên, cũng đã công bố nghiên cứu ban đầu về tính năng này. Họ nói trong một tuyên bố rằng:
Lùn lùn tất cả các cấu trúc vô tuyến khác trong trung tâm thiên hà có khả năng là kết quả của một vụ nổ năng lượng phi thường nổ ra gần hố đen siêu lớn Milky Way. Cách đây vài triệu năm.
Nói cách khác, các nhà khoa học cho biết, họ tin rằng các đặc điểm đã hình thành từ một vụ phun trào dữ dội, có lẽ phát ra từ vùng lân cận của trung tâm thiên hà và lỗ đen siêu lớn của nó, trong một khoảng thời gian ngắn - đã xuyên qua môi trường liên sao theo hướng ngược lại . Như đã giải thích trong Thiên nhiên:
Các bong bóng là các cấu trúc khí có thể được quan sát bởi vì các electron khuấy bên trong chúng tạo ra sóng vô tuyến khi chúng được gia tốc bởi từ trường.
Hình ảnh qua SARAO / Oxford.
Nhóm các nhà thiên văn học thực hiện khám phá được dẫn dắt bởi Ian Heywood thuộc Đại học Oxford ở Anh. Họ đã sử dụng kính viễn vọng vô tuyến MeerKAT Đài phát thanh mới và siêu nhạy Nam Phi (SARAO) để vạch ra các khu vực rộng lớn ở trung tâm của thiên hà. Họ đã tiến hành quan sát vô tuyến ở bước sóng gần 23 cm (khoảng 9 inch), theo họ:
Sự chỉ ra năng lượng được tạo ra trong một quá trình được gọi là bức xạ synchrotron, trong đó các electron nổi tự do được gia tốc khi chúng tương tác với từ trường mạnh. Điều này tạo ra tín hiệu vô tuyến đặc trưng có thể được sử dụng để theo dõi các vùng năng lượng trong không gian. Ánh sáng vô tuyến mà MeerKAT nhìn thấy xuyên qua những đám mây bụi dày đặc chặn ánh sáng khả kiến từ trung tâm thiên hà của chúng ta.
Heywood, người đã xử lý một lượng lớn dữ liệu quan sát dẫn đến kết quả này, cho biết:
Trung tâm thiên hà của chúng ta tương đối yên tĩnh khi so sánh với các thiên hà khác có các lỗ đen trung tâm rất hoạt động. Mặc dù vậy, lỗ đen trung tâm Milky Way, có thể trở nên hoạt động mạnh mẽ, bùng lên khi nó định kỳ nuốt chửng những khối bụi và khí khổng lồ. Nó có thể là một trong những điên cuồng cho ăn như vậy đã kích hoạt sự bùng nổ mạnh mẽ làm tăng tính năng chưa từng thấy trước đây.
Trước đây chưa từng thấy? Vâng, trong phần radio của quang phổ. Nhưng có một cấu trúc hình đồng hồ cát khác mà các nhà thiên văn học trước đây biết rằng có thể (hoặc có thể không) có liên quan đến bong bóng MeerKAT. Và đó là cái gọi là Bong bóng Fermi, được xác nhận bằng các quan sát tia gamma năng lượng cao vào năm 2010.
Gợi ý về các cạnh Fermi Bong bóng, lần đầu tiên được quan sát thấy trong tia X (màu xanh) bởi ROSAT, một đài quan sát tia X chung của Đức, Hoa Kỳ và Anh, hoạt động trong không gian trong suốt những năm 1990. Sau đó, Kính thiên văn vũ trụ tia Fermi Gamma - ra mắt năm 2008 - đã xác nhận đường viền của 2 bong bóng khổng lồ kéo dài hàng chục nghìn năm ánh sáng ở hai bên lõi thiên hà của chúng ta. Những quan sát được đánh dấu bằng màu đỏ tươi trong hình minh họa này. Hình ảnh thông qua Trung tâm hàng không vũ trụ NASA God Goddard.
Tôi đã hỏi một trong những tác giả của bài báo mới này - Fernando Camilo, Nhà khoa học trưởng SARAO ở Cape Town, Nam Phi - phát hiện mới liên quan đến Bong bóng Fermi như thế nào. Anh trả lời:
Đó là một câu hỏi rất hay.
Bong bóng Fermi lớn hơn nhiều so với bong bóng radio MeerKAT (lớn hơn khoảng 50 lần: kích thước khoảng 75.000 năm ánh sáng đối với Fermi, 1.400 năm ánh sáng đối với MeerKAT). Chúng cũng mạnh mẽ hơn nhiều: lượng năng lượng liên quan đến sự kiện thổi phồng bong bóng MeerKAT không quá 1% hàm lượng năng lượng của bong bóng Fermi.
Tuy nhiên, cả hai đều là những cấu trúc hai cực khổng lồ, đối xứng về trung tâm thiên hà, gần lỗ đen siêu lớn trung tâm, và vì vậy câu hỏi của bạn không xuất hiện.
Quan điểm của chúng tôi là bong bóng MeerKAT có thể đại diện cho một phiên bản ít năng lượng hơn của quá trình tương tự như quá trình tạo ra Bong bóng Fermi (nguồn gốc của bong bóng Fermi tiếp tục được tranh luận rất nhiều và tôi hy vọng rằng nguồn gốc của bong bóng MeerKAT sẽ tương tự như vậy gợi ra một loạt các quan điểm).
Nếu đó là trường hợp, bong bóng MeerKAT có thể là một ví dụ về một loạt các sự kiện gián đoạn như vậy đôi khi xảy ra gần trung tâm Dải Ngân hà, chịu sự chi phối của lỗ đen, hiệu ứng tích lũy chịu trách nhiệm cho các cấu trúc quy mô lớn khác nhìn thấy ở các vĩ độ thiên hà cao hơn (nghĩa là cách xa mặt phẳng của Dải Ngân hà), bao gồm các cấu trúc nhìn thấy trong tia X và quả thực là Bong bóng tia gamma Fermi.
Camilo đã thêm:
Những bong bóng khổng lồ này cho đến nay đã bị che giấu bởi ánh sáng chói của sóng vô tuyến cực sáng từ trung tâm thiên hà. Trêu chọc bong bóng từ nền ‘tiếng ồn là một chuyến tham quan kỹ thuật, chỉ được thực hiện bởi các đặc điểm độc đáo của MeerKATiến và vị trí thuận lợi ở Nam bán cầu. Với phát hiện bất ngờ này, chúng tôi đã chứng kiến trong Dải Ngân hà, một biểu hiện mới lạ của dòng chảy vật chất và năng lượng ở quy mô thiên hà, cuối cùng bị chi phối bởi lỗ đen trung tâm.
Một hỗn hợp của các bong bóng vô tuyến và kính thiên văn MeerKAT. Một hình ảnh radio của trung tâm dải Ngân hà với một phần của mảng kính viễn vọng MeerKAT ở phía trước. Mặt phẳng của thiên hà được đánh dấu bằng một loạt các đặc điểm sáng, các ngôi sao và khu vực nổ tung nơi các ngôi sao mới được sinh ra và chạy theo đường chéo trên hình ảnh từ dưới bên phải lên trên cùng. Hố đen ở trung tâm dải Ngân hà được ẩn giấu trong vùng sáng nhất của các khu vực mở rộng này. Các bong bóng vô tuyến kéo dài từ giữa hai ăng ten gần nhất đến góc trên bên phải. Nhiều sợi từ hóa có thể được nhìn thấy chạy song song với các bong bóng. Trong chế độ xem tổng hợp này, bầu trời ở bên trái của ăng-ten gần thứ hai là bầu trời đêm có thể nhìn thấy bằng mắt và hình ảnh radio ở bên phải đã được phóng to để làm nổi bật các đặc điểm tốt của nó. Hình ảnh qua SARAO / Oxford.
Điểm mấu chốt: Các nhà thiên văn vô tuyến đã phát hiện ra một cặp bong bóng phát ra vô tuyến khổng lồ, cao hàng trăm năm ánh sáng trên và dưới khu vực trung tâm của thiên hà chúng ta.