Obserwatorium rentgenowskie Chandra wykonało w paśmie wysokich energii wspaniałą panoramę centrum naszej galaktyki, Drogi Mlecznej. Wynik badań jest ważnym krokiem w kierunku zrozumienia najaktywniejszych części Galaktyki, jak również i innych galaktyk w całym Wszechświecie.

Jak ogromne megalopolis, nowe zdjęcie Chandry pokazuje setki białych karłów, gwiazd neutronowych i czarnych dziur skąpanych w rozżarzonej mgle gazu o temperaturze wielu milionów stopni Celsjusza wokół supermasywnej czarnej dziury.

Centrum galaktyki znajduje się tam, gdzie coś się dzieje” – powiedział Q. Daniel Wang z University of Massachusetts w Amherst. – “Wraz z tymi zdjęciami otrzymaliśmy nowy obraz oddziaływania nie tylko między gwiazdami, gazem i pyłem, ale i polami magnetycznymi i grawitacją w tym rejonie. Możemy zobaczyć, w jaki sposób takie siły wpływają na bezpośrednie sąsiedztwo i mogą wpływać na inne aspekty w galaktyce.

Wang zaprezentował fotomontaż 30 oddzielnych zdjęć Chandry na spotkaniu American Astronomical Society w Waszyngtonie, a pracę opublikował 10 stycznia 2002 roku w “Nature”. Fotografie wykonane przy pomocy Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) pomiędzy 16 a 21 lipca 2001 roku, pokrywają obszar o rozmiarach 400 na 900 lat świetlnych w centrum galaktyki.

Bezpośrednim rezultatem pracy była możliwość wyizolowania pojedynczych źródeł promieniowania X z dyfuzyjnego blasku wyprodukowanego przez świecący gaz. “Teraz możemy dostrzec, że te źródła są odpowiedzialne za większość promieni X pochodzących z wysoko zjonizowanego żelaza, poprzednio przypisanych dyfuzyjnej poświacie” – powiedział Eric Gotthelf z Columbia University in New York, współautor pracy.

Tak wysoki stopień jonizacji, który pozostawiał atomom żelaza tylko dwa elektrony, wymagał założenia istnienia dużych ilości gazu o temperaturze 100 milionów stopni. Nie było przy tym jasne, skąd taki gaz mógłby się wziąć i co przez długi czas utrzymywało w nim tak wysoką temperaturę. “Teraz musimy zrewidować nasze wyobrażenie o gorącym gazie, który okazuje się być prawie dziesięciokrotnie chłodniejszy, niż sądziliśmy. To jedynie niewielkie 10 milionów stopni!” – dodaje Gotthelf.

Rozprzestrzeniająca się emisja promieni X wydaje się być powiązana z wzburzeniem i gęstością materii we wnętrzu Drogi Mlecznej. Gwiazdy formują się tam w znacznie gwałtowniejszym tempie niż na galaktycznych “przedmieściach”. Wiele z najmasywniejszych w galaktyce gwiazd znajduje się właśnie w jej centrum. Wyparowują one swoje zewnętrzne warstwy, tworząc gorące międzygwiezdne wiatry. Eksplozje supernowych są bardziej powszechne w tym rejonie. Wysyłają one do wnętrza galaktyki fale uderzeniowe.

Tam właśnie znajduje się czarna dziura o masie trzech milionów mas Słońca. Mimo że Chandra ostatnio obserwowała błyski dochodzące z sąsiedztwa centralnej supermasywnej czarnej dziury, to moc wyjściowa pozostaje tam stosunkowo niska. Jakkolwiek niewytłumaczona fluorescencja atomów żelaza jest zdaniem zespołu powiązana prawdopodobnie z chmurami cząstek odległych o kilkaset lat świetlnych, może to oznaczać, że supermasywna czarna dziura była w przeszłości znacznie jaśniejsza. Alternatywnie, fluorescencja może być efektem wysokoenergetycznych cząsteczek zwanych promieniowaniem kosmicznym i produkowanym przez supernowe lub minione erupcje z supermasywnych czarnych dziur.

W lipcu 2001 roku monitorowaniu poddano obszar o rozmiarach 2 na 0,8 stopnia pokrywający obszar, z którego rejestrowaliśmy dotychczas największe ilości promieni X. Doskonała zdolność rozdzielcza Chandry, w porównaniu z dotychczas stosowanymi instrumentami, pozwoliła na zidentyfikowanie aż 1000 punktowych źródeł rentgenowskich w tym obszarze nieba. Tylko niespełna 20 z nich było wcześniej znanych.

Jak oceniają astronomowie ponad połowa z tych źródeł to odległe aktywne galaktyki. W centrum Galaktyki nie brakuje także rozciągłych źródeł promieniowania X. Ich największa koncentracja występuje w samym sercu Drogi Mlecznej tuż obok źródła o nazwie Sgr A związanego z centralną supermasywną czarną dziurą.

Porównanie widm promieniowania rentgenowskiego otrzymanych ze źródeł dyskretnych oraz z rozciągłego obszaru z okolic Sgr A wskazuje, że linie silnie zjonizowanego żelaza związane są tylko i wyłącznie z punktowymi obiektami pozagalaktycznymi. Ponieważ linie te nie występują w widmie obiektów rozciągłych, nie ma już potrzeby zakładania istnienia dużych ilości gazu o temperaturze aż 100 milionów stopni.

Oprócz punktowych źródeł pozagalaktycznych, w obserwowanym przez Chandrę obszarze odnotowano znaczne ilości rentgenowskich układów podwójnych zawierających czarne dziury, gwiazdy neutronowe i białe karły. Emisja rentgenowska w takich układach pochodzi z materii gorącego tzw. dysku akrecyjnego otaczającego zwarty obiekt i opadającej na niego.

Świecące rentgenowsko obszary rozciągłe są natomiast interpretowane jako pozostałości fal uderzeniowych utworzonych podczas wybuchów supernowych oraz intensywnych procesów gwiazdotwórczych.

Fotografia przedstawia nałożone na siebie zdjęcia wykonane przy pomocy fal różnej długości. Jest to zbliżenie rejonu w centrum galaktyki, w którym formują się masywne gwiazdy. Autorem zdjęcia jest D.Wang.

Centrum galaktyki jest zdominowane przez duże ciśnienia wskutek działania składników gorącego gazu i silnych pól magnetycznych,” – powiedziała Cordelia Lang z University of Massachusetts, inny współautor publikacji. – “To miłe miejsce na teleskopowe odwiedziny, ale nie chciałabym tam mieszkać.

Mapa wykonana przy pomocy Chandry pokazuje, że wysokociśnieniowy i gorący gaz najwyraźniej ucieka z centrum na obrzeża galaktyki. “Galaktyka jest rodzajem ekosystemu, a aktywność w centrum może poważnie wpłynąć na ewolucję galaktyki jako całości” – powiedział Wang. – “Centrum Drogi Mlecznej to w rzeczywistości nasze podwórko, przez co stanowi doskonałe laboratorium, w którym możemy się nauczyć dużo o jądrach innych galaktyk“.

Autor

Łukasz Wiśniewski