Différents types de bulles cosmiques peuvent avoir la même origine au centre de la Voie lactée

Différents Types De Bulles Cosmiques Peuvent Avoir La Même Origine

Les astrophysiciens suggèrent que deux ensembles distincts de taches cosmiques géantes s’étendant sur des milliers d’années-lumière au-dessus et au-dessous du plan de la Voie lactée pourraient avoir été produits par le même événement, malgré leur différence significative de taille.

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Les bulles de Fermi (en rouge) et les bulles eROSITA (en cyan), bien que de tailles différentes, proviennent du même endroit dans la Voie lactée, selon une nouvelle étude. Image : P. Predehl – ​​​​Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Garching, Allemagne

En 2020, le Apparence numérique publié une étude qui avait été publiée dans le Le Journal Astrophysique selon laquelle le phénomène connu sous le nom de bulles de Fermi serait lié à une série de « rots » du Sagittaire A*, le trou noir supermassif situé au centre de la Voie lactée, qui a commencé il y a environ six milliards d’années.

Maintenant, une nouvelle étude soutient qu’en plus des bulles de Fermi, les bulles eROSITA, découvertes plus tard, seraient également le résultat de l’activité du Sagittaire A*. Cependant, étant donné qu’un ensemble de bulles est beaucoup plus grand que l’autre, il n’est pas clair s’ils ont été produits en même temps ou par des événements séparés.

Détectées en 2010, les bulles de Fermi, remplies de gaz chauds et de champs magnétiques qui émettent un rayonnement gamma, s’étendent sur neuf kiloparsecs (29 354 années-lumière) au-dessus et en dessous du plan galactique, pour une taille totale de 18 kiloparsecs. Ils ont également un équivalent micro-ondes appelé brouillard micro-ondes.

Les bulles eROSITA, qui émettent des rayons X, s’étendent sur environ 14 kiloparsecs (45 661 années-lumière) dans les deux sens à partir du centre galactique, pour un total de 28 kiloparsecs. Dans ces mesures, ils absorbent complètement les bulles de Fermi.

Une nouvelle étude cherche à comprendre le lien entre les deux types de bulles cosmiques

Une équipe d’astronomes dirigée par le scientifique Hsiang-Yi Karen Yang de l’Université nationale Tsing Hua à Taïwan a utilisé des simulations numériques pour réduire l’activité des trous noirs supermassifs qui pourraient produire les bulles telles qu’elles sont vues dans la Voie lactée.

Pour les chercheurs impliqués dans la nouvelle approche, publiée ce lundi (7) dans la revue Astronomie naturellecomme les deux ensembles de bulles ont des formes remarquablement similaires, cela pourrait suggérer qu’ils sont connectés d’une manière ou d’une autre.

« Avant la détection des bulles eROSITA, l’origine physique des bulles de Fermi et de la brume micro-ondes avait été vivement débattue », a déclaré Yang. « Nous montrons que les nouvelles données eROSITA fournissent des informations cruciales qui nous permettent d’imposer des contraintes supplémentaires à ces deux scénarios, et que la combinaison d’images et de spectres de rayons gamma, de rayons X et de micro-ondes suggère fortement que l’activité des jets du trou noir de le centre galactique est probablement le coupable.

Yang a déclaré que le Sagittaire A * est plutôt « silencieux » en ce moment, n’émettant que des explosions occasionnelles. « Ce n’est pas ce que nous classons comme un noyau galactique actif ; qui est un trou noir supermassif galactique qui se nourrit activement de la matière d’un énorme nuage qui l’entoure.

Ce matériau alimente le trou noir à partir d’un disque d’accrétion qui tourbillonne autour de lui, un peu comme de l’eau tourbillonnant autour d’un drain. On pense que ces jets sont produits à partir d’une petite fraction de matière qui est expulsée le long des lignes de champ magnétique à l’extérieur de l’horizon des événements, à partir de la région interne du disque d’accrétion.

Les lignes de champ magnétique agissent comme un synchrotron, accélérant ce matériau vers les régions polaires du trou noir, où il est propulsé dans l’espace sous la forme de jets incroyablement rapides de plasma ionisé. De tels jets peuvent exploser à de grandes distances dans l’espace au-dessus et au-dessous du plan galactique.

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Dans la simulation réalisée par les chercheurs de la nouvelle étude, les bulles de rayons gamma apparaissent en violet et les bulles de rayons X en bleu. Image : Yang, HY.K., Ruszkowski, M. & Zweibel, EG

Dans la simulation de Yang et de son équipe, Sagittarius A* était actif il y a environ 2,6 millions d’années, projetant des jets dans l’espace pendant environ 100 000 ans, poussant dans le milieu interstellaire du halo galactique. Ce modèle reproduisait des amas de bulles très similaires aux bulles de Fermi et eROSITA observées.

Selon l’étude, le contraste à haute pression entre les jets et le gaz ambiant du milieu interstellaire a provoqué l’expansion des jets en une paire de « cocons » ou « bulles », similaires aux bulles radio observées dans les amas de galaxies.

La recherche donne de nouveaux indices sur l’histoire de la Voie lactée

« Actuellement, les cocons ont atteint une hauteur équivalente à 7,5 kiloparsecs du plan galactique. Les électrons des rayons cosmiques à l’intérieur des cocons qui ont été transportés depuis le centre galactique interagissent avec le champ de rayonnement interstellaire et brillent dans la gamme des rayons gamma comme les bulles de Fermi observées », ont déclaré les auteurs de l’étude dans leur article.

« La même injection d’énergie du trou noir et l’expansion ultérieure du cocon ont poussé le gaz dans le halo galactique loin du halo galactique à des vitesses supersoniques, formant un choc de propagation externe. Sur le front du choc, la compression du gaz a provoqué une augmentation de la densité locale du gaz, produisant une émission thermique de Bremsstrahlung améliorée (freinage) dans la gamme des rayons X qui se manifeste par les bulles eROSITE.

En raison des niveaux élevés de poussière, le centre galactique est très difficile à voir. Si les bulles ont été produites par des jets il y a environ 2,6 millions d’années, cela donne quelques indices sur leur histoire. Le modèle de l’équipe suggère que les champs magnétiques et les radiations ont été supprimés au moment du lancement des jets. L’exploration des mécanismes par lesquels cela aurait pu se produire pourrait faire l’objet d’une analyse future.

« De futures enquêtes révéleront davantage l’impact de cette rétroaction énergétique sur l’histoire évolutive de notre galaxie de la Voie lactée et comment cet événement s’inscrit dans le tableau plus large de la co-évolution du trou noir supermassif central dans l’Univers. »

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