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Crédito: CC0 Public Domain
Um par de gigantescas bolhas de raios gama centradas no núcleo da Via Láctea foi descoberto pelo Telescópio Espacial Fermi, há 10 anos. Mas como essas chamadas "bolhas de Fermi" surgiram foi um mistério.
Recentemente, no entanto, pesquisadores do Observatório Astronômico de Xangai (SHAO) da Academia Chinesa de Ciências apresentaram um novo modelo que, pela primeira vez, explica simultaneamente as origens das bolhas de Fermi e da estrutura de raios-X biconical do centro galáctico, que foi descoberto em 2003.
De acordo com esse modelo, as duas estruturas são essencialmente o mesmo fenômeno e foram causadas pelo choque dianteiro impulsionado por um par de jatos emanados de Sagitário A * (Sgr A *) - o buraco negro supermassivo à espreita no centro galáctico - cerca de cinco milhões anos atrás. O estudo foi publicado no The Astrophysical Journal .
As bolhas de Fermi são duas bolhas colossais cheias de gás muito quente, raios cósmicos e campos magnéticos. Embora não possam ser vistos a olho nu, são muito brilhantes nas emissões difusas de raios gama. Nos raios gama, as bolhas de Fermi têm bordas muito nítidas e coincidem bem com uma estrutura de raios-X chamada estrutura de raios-X biconical do centro galáctico.
Vendo as bordas muito semelhantes das bolhas de Fermi e a estrutura de raios-X biconical do centro galáctico, os pesquisadores da SHAO perceberam que essas estruturas poderiam compartilhar a mesma origem. Além disso, a estrutura de raios-X bicônicos poderia ser explicada naturalmente pela fina camada de gás térmico quente, comprimida por choque, impulsionada por uma explosão de energia do centro galáctico.
Em modelos teóricos anteriores e simulações computacionais das bolhas de Fermi, duas principais fontes de energia concorrentes foram propostas: formação de estrelas no centro galáctico e Sgr A *. No entanto, em ambos os modelos, as bolhas de Fermi são explicadas como bolhas de ejeta, enquanto o choque dianteiro está sempre localizado muito mais longe da borda das bolhas de Fermi. Em outras palavras, esses modelos não poderiam explicar as bolhas de Fermi e a estrutura de raios-X biconical do centro galáctico simultaneamente.
Por outro lado, o modelo teórico deste estudo, proposto por Guo Fulai e seu estudante de graduação Zhang Ruiyu da SHAO, utilizou simulações em computador para demonstrar pela primeira vez que as bolhas de Fermi e a estrutura de raios-X biconical do centro galáctico são o mesmo fenômeno.
Nesse modelo, a borda das bolhas Fermi é o choque dianteiro causado por um par de jatos que emanam do Sgr A * cerca de cinco milhões de anos atrás. "Uma coisa boa desse modelo é que a energia e a idade das bolhas de Fermi podem ser muito limitadas pelas observações de raios-X", disse o autor correspondente Guo Fulai. A idade das bolhas inferidas neste estudo também é consistente com a derivada de observações ultravioletas recentes de algumas nuvens de alta velocidade ao longo de muitas linhas de visão em direção à região da bolha.
O novo modelo indica que a energia total injetada durante o evento da bolha de Fermi pelo buraco negro supermassivo é próxima da liberada por cerca de 20.000 supernovas. A matéria total consumida pelo Sgr A * durante este evento é de cerca de 100 massas solares.
"Outra coisa muito interessante que descobrimos em nosso estudo é que, se as bolhas e a estrutura binária de raios-X compartilham a mesma origem, é muito improvável que elas sejam produzidas pela formação de estrelas ou ventos de buracos negros", disse Guo. Perto do centro galáctico , a estrutura de raios-X biconical tem uma base muito estreita, enquanto o choque direto produzido pela formação de estrelas ou ventos de buracos negros pode se propagar facilmente a grandes distâncias, levando a uma base muito mais ampla do que o observado.
Por outro lado, jatos colimados depositam a maior parte da energia rapidamente a grandes distâncias ao longo da direção do jato, levando naturalmente a uma base estreita para a frente de choque próxima ao plano galáctico. O buraco negro supermassivo em nossa própria galáxia tem sido muito quieto nos últimos anos, sem nenhuma evidência das atividades atuais dos jatos, mas "nosso estudo sugere fortemente que um par de jatos poderosos emanou dele há cerca de cinco milhões de anos, durou cerca de um milhão de anos. , e produziu as gigantescas bolhas Fermi ainda vistas hoje ", acrescentou Guo.
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Mais informações: Ruiyu Zhang et al. Simulando as bolhas de Fermi como choques dianteiros impulsionados por jatos AGN, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ab8bd0
Informações do periódico: Astrophysical Journal
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HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
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