Bąbelki Fermiego to czkawki z pożerającej gwiazdy czarnej dziury

W zeszłym roku astronomowie analizujący dane z orbitującego przez NASA teleskopu Fermi Gamma Ray ogłosili niezwykłe oświadczenie. Powiedzieli, że Fermi zauważył dwie gigantyczne bąbelki emanujące z centrum galaktyki, rozciągające się na około 20 000 lat świetlnych powyżej i poniżej płaszczyzny galaktycznej.

Bąbelki te są wyraźnie rodzajem fali uderzeniowej, w której elektrony o wysokiej energii oddziałują z fotonami, oddając swoją energię w postaci promieni gamma.

Ale co mogło spowodować taką falę uderzeniową, która jest wielokrotnie większa, niż astronomowie spodziewaliby się zobaczyć po supernowej?

Dziś Kwong Sang Chen z Uniwersytetu w Hongkongu i kilku kumpli twierdzi, że wiedzą. Mówią, że bąbelki są pozostałościami gwiazd, które zostały zjedzone przez supermasywną czarną dziurę w centrum galaktyki. Co to za pomysł, może również wyjaśniać rozkład energii promieni kosmicznych, nad którym astronomowie zastanawiali się od dziesięcioleci.

Supermasywna czarna dziura w naszej galaktyce jest, no cóż, ogromna – około 4 miliony razy masywniejsza niż Słońce. Chen i spółka zakładają, że gwiazda wpada do niej mniej więcej co 1000 lat. Kiedy tak się dzieje, część gwiazdy zostaje pochłonięta przez czarną dziurę, podczas gdy reszta jest wyrzucana z powrotem w przestrzeń w postaci wysokoenergetycznych protonów.

Te protony podgrzewają gaz i pył otaczające czarną dziurę, tworząc rozszerzający się bąbel wysokoenergetycznych elektronów. To nie może rozprzestrzenić się daleko w płaszczyźnie galaktyki, gdzie jest pochłaniane.

Ale elektrony mogą podróżować daleko w przestrzeń powyżej i poniżej płaszczyzny galaktycznej, tworząc bąbelki promieniowania gamma widziane przez Fermiego. To wyjaśnia, dlaczego krawędź bańki jest tak dobrze zdefiniowana.

Ale wyjaśnia również inną wielką zagadkę, nad którą astronomowie się pocą: dziwny rozkład energii promieni kosmicznych.

Łatwo sobie wyobrazić, że promienie kosmiczne o wyższej energii powinny być rzadsze niż te o niższej energii. Ale kiedy astronomowie kreślą liczbę promieni kosmicznych w funkcji energii, promieni o wysokiej energii jest znacznie więcej, niż powinno być. Na wykresie tworzą one „kolano”, stąd nazwa problemu.

Model Chen i spółki wyjaśnia to kolano. Mówią, że promienie kosmiczne o bardzo wysokiej energii muszą być protonami wytworzonymi podczas tego procesu pożerania gwiazd, które dotarły na Ziemię.

Tak więc sam rozmiar i energia beka czarnej dziury generuje protony o bardzo wysokiej energii w widmie.

Przekonujący argument, który zabija dwie pieczenie na jednym ogniu.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1109.6087 : Bąbelki Fermiego w wyniku przechwytywania gwiazd w centrum Galaktyki

ukryć