eROSITA在银河系的晕圈中发现了大气泡

银河盘上方和下方的巨大热气结构可能是由于过去银河中心的高能活动产生的冲击波所致。由Spektrum-Rentgen-Gamma(SRG)天文台上的eROSITA X射线望远镜进行的首次全天候调查显示,银河系中有一个沙漏状的大型结构。这些“ eROSITA气泡”与十年前在更高能量下检测到的费米气泡具有惊人的相似性。这些特征最可能的解释是过去从银河系中心注入大量能量,导致我们银河系的热气包层受到冲击。

天文学家已经在eRGITA X射线望远镜在SRG上制作的第一张全天空勘测图中发现了一个显着的新特征:银河系平面下方的热气巨大圆形结构,占据了大部分南部天空。北部天空中类似的结构“北极极地”早已为人所知,并且被认为是古老的超新星爆炸的痕迹。总而言之,北部和南部的结构让人想起从银河系中心出现的单个沙漏形气泡。

Institute)从事eROSITA研究的资深科学家迈克尔地球外物理学(MPE)。eROSITA每六个月扫描一次整个天空,数据使科学家能够寻找覆盖整个天空很大一部分的结构。

eROSITA起泡。在此伪彩色图中,突出显示了能量为0.6-1.0 keV时的扩展发射。点源的贡献被删除,缩放比例被调整以增强我们银河系中的大规模结构。图片来源:蒂宾根大学

界限分明

eROSITA在其中能带(0.6-1.0 keV)观察到的大规模X射线辐射表明,气泡的固有尺寸为几千帕斯卡(或长达50,000光年),几乎与整个银河系一样大道路。这些“ eROSITA气泡”与费米望远镜在伽马射线中检测到的众所周知的“费米气泡”具有惊人的形态相似性,但更大且更有活力。

这项研究的第一作者彼得·普雷德希尔指出:“这些气泡的尖锐边界很可能是由于从银河内部向银晕中大量注入能量而引起的冲击。” “以前已经对费米气泡提出了这样的解释,而现在有了eROSITA,它们的完整程度和形态已经变得明显。”

这一发现将帮助天文学家了解银河系及其他星系及其周围物质的宇宙循环。宇宙中大多数普通(重子)物质是我们的眼睛看不见的,我们用光学望远镜观察到的所有恒星和星系都不到其总质量的10%。预计大量未观测到的重子物质将留在脆弱的光环中,像茧一样包裹在银河系周围,而宇宙网中它们之间的细丝也是如此。这些光环很热,温度高达数百万度,因此只有对高能辐射敏感的望远镜才能看到。

eROSITA(黄色)和费米气泡(紫色)的示意图。银河盘带有螺旋臂,并标出了太阳系的位置。eROSITA气泡比Fermi气泡大得多,表明这些结构的大小与整个星系相当。图片来源:蒂宾根大学

巨大的能量释放

现在,用eROSITA观测到的气泡追踪到了银河系周围这个热气包裹层中的扰动,这是由于恒星形成爆发或银河系中心超大质量黑洞的爆发引起的。虽然现在处于休眠状态,但黑洞很可能在过去是活跃的,可以将其与活跃的银河核(AGN)相连,并在遥远的星系中看到迅速增长的黑洞。无论哪种情况,形成这些巨大气泡所需的能量必须在10 ^ 56 ergs时是巨大的,相当于释放了100,000个超新星的能量,并且与AGN爆发的估计相似。

eROSITA首席研究员安德里亚·梅洛尼(Andrea Merloni)补充说:“此类爆发留下的疤痕需要很长时间才能治愈这些光环。” “科学家一直在寻找过去许多星系周围这种暴力活动的巨大指纹。” 现在,eROSITA气泡为银河系核心与它周围的光环之间的大规模相互作用提供了有力的支持,这些相互作用足以扰乱银河系绕银河系介质的结构,能量含量和化学富集。

俄罗斯SRG天文台首席科学家Rashid Sunyaev指出:“ eROSITA目前正在完成对整个天空的第二次扫描,使它发现的气泡发出的X射线光子数量翻了一番。” “我们需要做大量的工作,因为eROSITA数据使我们可以挑选出高度电离的气体发出的许多X射线光谱线。这意味着我们可以敞开大门来研究化学元素,它们的电离程度,气泡中发射气体的密度和温度,并确定冲击波的位置并估计特征时标。”

eRosita和Fermi气泡(分别为蓝色/绿色和橙色)的外观示意图,如果我们的视野超出了可见光范围,并且-图宾根位于赤道附近。实际上,只有eRosita气泡的北部在Tübingen上方。图片来源:蒂宾根大学

蒂宾根大学天文学与天体物理研究所(IAAT)是德国eRosita财团的核心机构之一;它参与了望远镜的七个摄像机的开发以及其他发射前的活动,包括对在轨背景的评估和对运行中的天文台的模拟。自调查开始以来,蒂宾根的科学家一直在对数据进行分析,重点研究银河系物体,例如积聚的中子星,黑洞,超新星残留物,当然还有新发现的eRosita气泡。

“我们才刚刚开始详细研究这种巨大的结构,随着调查的进行,每天都会有更多的携带更多信息的光出现。不久,我们将能够探查气泡各个部分的物理条件。 eRosita可以做到,并且有望使我们更好地了解我们自己的星系和其他星系的现在和过去IAAT的高级科学家Victor Doroshenko说:“在这里观察到各种形式的星系核活动。令我最惊讶的是它的巨大结构,而且在我们的大多数历史中都没有被注意到。这是因为只有全天候的X射线视图才能显示出如此大的结构,这确实具有挑战性,并且涉及巨大的技术挑战,直到最近才可以克服。即使到现在,如此规模的项目也需要许多机构和国家的共同努力,我很高兴IAAT能够在这里保持竞争力,” Doroshenko补充说。

eROSITA X射线望远镜于2019年7月13日在Spektr-RG任务中发射升空。其大采集面积和宽视场是专为进行X射线深空全天候测量而量身定制的。在六个月的时间(2019年12月至2020年6月)中,SRG / eROSITA完成了对能量为0.2-8 keV的整个天空的首次测量,比现有的仅有的使用X射线成像望远镜的全天空测量要深得多,由ROSAT在1990年以0.1-2.4 keV的能量完成。

第一次eROSITA全天空调查对天空地图的初步分析表明,已检测到超过一百万个X射线点源和大约20.000个扩展源。这与eROSITA之前已知的X射线源总数相当,甚至可能超过。大约80%的点源是遥远的活动星系核(AGN),但在银河系中也有大约20%的日冕活动恒星,包括大约150个行星托管恒星。

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