Selama beberapa dekade, para astronom telah memperdebatkan apakah titik di foto luar angkasa adalah objek yang jaraknya sangat dekat dengan ukuran kecil, atau sesuatu yang besar dan jauh. Peta bintang sinar-X baru mendukung opsi kedua.
Peta sinar-X ini [dapat diklik] dengan jelas menunjukkan gelembung besar naik dan turun dari piringan Bima Sakti. Kemungkinan besar, mereka dihasilkan oleh lubang hitam supermasif di pusat galaksi.
Ketika Peter Limit , seorang astrofisikawan di Institut Fisika Luar Angkasa Max Planck Jerman, pertama kali melihat peta baru dari objek terpanas di alam semesta, dia segera mengenali efek dari bencana galaksi. Awan kuning cerah mengepul puluhan ribu tahun cahaya dari piringan datar Bima Sakti, dan padanannya yang sedikit lebih pucat tercermin ke arah yang berlawanan.
Strukturnya begitu jelas sehingga tidak perlu dijelaskan secara mendetail. “Namun, Alam tidak akan menerima publikasi satu gambar dari kami, dan editor tidak akan mengatakan sesuatu seperti 'Ya, saya mengerti,'” kata Limit. "Jadi kami harus melakukan beberapa analisis."
Diterbitkan pada 9 Desember 2020 di jurnal, hasilnya memindahkan satu ide dari bidang teori perbatasan ke arus utama.
Pada 1950-an, para astronom pertama kali melihat lengkungan di atas kita - "utara" bidang galaksi, memancarkan sinar radio. Dalam dekade-dekade berikutnya, "Puncak Kutub Utara" menjadi semacam tes langit Rorschach. Beberapa telah melihat sisa-sisa bekas bintang yang jaraknya relatif dekat. Lainnya - bukti ledakan besar.
Kontradiksi muncul karena sakit kepala utama semua astronom - peneliti yang melihat ke luar angkasa kehilangan persepsi kedalaman. "Kami melihat peta dua dimensi dari alam semesta tiga dimensi," kata Kaustav Das, seorang peneliti di California Institute of Technology.
Selama beberapa dekade, para astronom percaya bahwa Puncak Kutub Utara adalah bagian dari wilayah galaksi kita. Beberapa penelitian berpendapat bahwa itu terkait dengan awan gas di dekatnya. Yang lainnya, melihat bagaimana ia mendistorsi bintang di latar belakangnya, dan menyimpulkan bahwa ini adalah sisa supernova - awan debu yang berfungsi sebagai batu nisan untuk bintang mati.
Tapi Yoshiaki Sophue , seorang astronom di Universitas Tokyo, selalu percaya bahwa Puncak Kutub Utara tampak terlalu megah untuk awan sederhana sisa-sisa bintang. Dia percaya bahwa lengkungan ini adalah bagian dari struktur besar yang tak terlihat - sepasang gelembung, menutupi pusat galaksi di kedua sisinya. Pada tahun 1977 dia menerbitkan simulasi yang memuncak keluar awan digital, dan sejak itu memberi tahu siapa pun yang siap mendengarkan bahwa puncak itu naik puluhan ribu tahun cahaya di atas cakram. Dia menggambarkannya sebagai gelombang kejut yang meluas dari bencana galaksi yang terjadi jutaan tahun yang lalu.
Tetapi jika Sophue benar, maka kembaran dari struktur ini pasti juga ada di selatan bidang galaksi. Tetapi para astronom belum melihat jejaknya, dan kebanyakan dari mereka tidak yakin dengan teori ini.
Dan kemudian pada 2010 , teleskop sinar gamma Fermi ditangkapemisi sinar gamma samar dari dua belahan besar yang membentang selama sekitar 20.000 tahun di kedua sisi pusat galaksi. Mereka terlalu kecil untuk Puncak Kutub Utara, tetapi sebaliknya sangat mirip dengan awan gas panas berskala galaksi yang diprediksikan oleh Sophue. Para astronom bertanya-tanya: jika ada beberapa gelembung di galaksi, mengapa puncaknya tidak menjadi bagian dari set kedua?
Situasi berubah secara dramatis setelah penemuan gelembung Fermi, kata Yun Kataoka , astronom di Universitas Waseda di Jepang yang bekerja dengan Sophue.
Gambar-gambar baru memperkuat perubahan pendapat. Mereka diambil dari eROSITA, teleskop ruang angkasa sinar-X yang diluncurkan pada 2019 untuk melacak efek materi gelap pada gugus galaksi. Tim eROSITA merilis peta awal pada bulan Juni. Ini adalah hasil pengamatan enam bulan pertama.
Peta tersebut menunjukkan gelembung sinar-X yang telah tumbuh selama sekitar 45.000 tahun cahaya, yang mengandung gelembung gamma Fermi. Ini memancarkan sinar-X dari gas yang dipanaskan hingga 3-4 juta Kelvin, berkembang dengan kecepatan 300-400 km / detik. Pada saat yang sama, gelembung utara tidak hanya secara ideal bertepatan dengan Puncak Kutub Utara - cermin gandanya terlihat sempurna di foto, seperti yang diprediksi Sophue. “Saya sangat senang melihat gelembung selatan sangat mirip dengan simulasi saya,” katanya.
Interpretasi penuh dari semua pengamatan di Puncak Kutub Utara masih jauh - ini adalah tugas yang sulit, terlebih lagi, sisa-sisa supernova di dekatnya dapat secara tidak sengaja muncul di latar depannya, yang karenanya kedua interpretasi pengamatan tersebut mungkin sebagian benar. Pada bulan September, Das dan koleganya menggunakan metode terbaru untuk mengamati bintang jauh untuk menunjukkan bahwa ada semacam debu pada jarak 450 tahun cahaya - menurut standar galaksi, hanya sepelemparan batu.
Pada gambar komposit, di mana sinar-X berwarna biru dan sinar gamma berwarna merah, gelembung sinar-X dan Fermi terlihat jelas.
Namun, arti awan jamur eROSITA jelas - sesuatu di pusat Bima Sakti meledak dengan sangat baik 15-20 juta tahun yang lalu. Sekitar waktu ketika hyena dan martens pertama muncul di Bumi.
“Saya pikir kita bisa mengakhiri perdebatan hari ini,” kata Limit, yang telah menghabiskan 25 tahun mengembangkan eROSITA.
Apa yang meledak di sana? Dilihat dari fakta bahwa awan ini ternyata sangat besar dan panas, ada dua opsi yang masuk akal.
Atau gelombang puluhan ribu bintang muncul dan meledak - sesuatu seperti proses yang terjadi di galaksi dengan semburan pembentukan bintang.... Namun, gelembung tampaknya sangat bersih, tidak ada pecahan logam berat di dalamnya, yang seharusnya tetap ada di sana jika bintang meledak. "Ada sangat sedikit logam di sana, jadi menurut saya ini bukan karena ledakan aktivitas bintang," kata Kataoka [astronom menyebut semua unsur lebih berat daripada "logam" helium. per.].
Atau ledakan itu harus disalahkan pada lubang hitam supermasif yang terletak di jantung galaksi. Hari ini, 4 juta raksasa surya ini relatif tenang. Tetapi jika suatu saat awan besar gas terlalu dekat dengannya, lubang hitam akan menyala seperti lampu sorot. Dia tidak hanya akan berpesta dengan orang-orang yang lewat, tetapi juga akan menyebarkan setengah energinya ke atas dan ke bawah dari bidang cakram, menggembungkan gelembung X-ray dan Fermi. Meskipun, seperti yang dikatakan Limit, kedua pasangan ini dapat muncul pada titik waktu yang berbeda.
Para astronom telah lama mempelajari galaksi yang menembakkan jet ke atas dan ke bawah dari bidang cakramnya, dan bertanya-tanya apa yang membuat lubang hitam supermasif pusat di galaksi tersebut berperilaku sangat agresif. Gelembung Fermi dan eROSITA menunjukkan bahwa perbedaan utama dalam perilaku mungkin hanya karena interval waktu yang berbeda.