Οι γιγάντιες «φυσαλίδες» ακτίνων γ του γαλαξία μας

Πέρυσι οι αστρονόμοι έδωσαν στη δημοσιότητα λεπτομέρειες της κολοσσιαίας δομής των φυσαλίδων ακτινοβολίας γάμμα, από τα δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίου ακτίνων γ, Fermi. Οι φυσαλίδες εκτείνονται περίπου 25000 έτη φωτός πάνω και κάτω από τον δίσκο του γαλαξία. Το σχήμα τους δείχνει ότι οφείλονται σε ταχεία απελευθέρωση τεράστιας ποσότητας ενέργειας. Μερικοί αστρονόμοι υποθέτουν την ύπαρξη γιγάντιας μαύρης τρύπας στο κέντρο του γαλαξία μας, στην οποία και αποδίδουν το φαινόμενο αυτό. Μια ομάδα ερευνητών που καθοδηγείται από τον K. S. Cheng στο πανεπιστήμιο του Χογκ Κονγκ παρουσίασε ένα μοντέλο που φιλοδοξεί να το ερμηνεύσει.
Η μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας είναι ένα μεγαθήριο με μια μάζα τέσσερα εκατομμύρια ήλιους. Ήταν γνωστό ότι «καταπίνει» οτιδήποτε βρίσκεται κοντά της και το μοντέλο Cheng δείχνει ότι καταναλώνει 100 άστρα ανά 3 εκατομμύρια χρόνια. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι η μαύρη τρύπα καταπίνει μόνο το 50% της μάζας των καταρρεόντων άστρων. Το άλλο μισό εκτινάσσεται στο διάστημα λίγο πριν φτάσει στο σημείο χωρίς επιστροφή. Οι εκτινάξεις του θερμού πλάσματος - με ενέργειες περίπου 10 keV σύμφωνα με τον Cheng - προς το εξωτερικό τμήμα του γαλαξιακού περιβάλλοντος αυξάνουν τη θερμοκρασία του. Αφού θερμανθεί η άλως, στη συνέχεια διαστέλλεται. Το μοντέλο Cheng περιγράφει με ποιό τρόπο, ενώ η μαύρη τρύπα συνεχίζει να καταβροχθίζει άστρα, δημιουργούνται επαναλαμβανόμενα κρουστικά κύματα πλάσματος που εγχέονται περιοδικά στην άλω. Ο ίδιος ο Cheng λέει ότι "χρησιμοποιήσαμε την αναλογία του ήλιου που εκτινάσσει τον ηλιακό άνεμο προς το ηλιακό σύστημα. Όταν ο ηλιακός άνεμος «φυσάει» προς τα έξω, τότε το πλάσμα δημιουργεί μια μεγάλη φυσαλίδα: την ηλιόσφαιρα.
Κάθε κρουστικό κύμα λειτουργεί σαν επιταχυντής σωματιδίων, αυξάνοντας την ταχύτητα των ηλεκτρονίων μέσα στο πλάσμα μέχρι σχεδόν την ταχύτητα του φωτός. O Cheng αναμένει ότι η ενέργεια του μετώπου κρούσης στο γαλαξιακό κέντρο είναι περίπου 100 φορές μεγαλύτερη από την αντίστοιχη ενός σουπερνόβα. Αυτά τα ταχέα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν με τα φωτόνια στην άλω του γαλαξία παράγοντας τις ακτίνες γ που δημιουργούν τις φυσαλίδες. Όταν ένα ηλεκτρόνιο κινείται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός και συγκρούεται με ένα φωτόνιο μικρής ενέργειας, η σύγκρουση επιβραδύνει λίγο το ηλεκτρόνιο και αυξάνει την ενέργεια του φωτονίου μέχρι την ενέργεια των φωτονίων της ακτινοβολίας γ.

Το μοντέλο Cheng περιγράφεται στην εργασία που υπέβαλε για δημοσίευση στο Astrophysical Journal Letters και ένα preprint που είναι διαθέσιμο ΕΔΩ.
physicsworld.com - www.nasa.gov