Долгий поиск, проведенный рентгеновской обсерваторией НАСА Чандра, выявил новые доказательства того, что чрезвычайно горячий газ существует в большой области в центре Млечного Пути. Интенсивность и спектр высокоэнергетического рентгеновского излучения, производимого этим газом, представляют собой загадку того, как он нагревается.
Открытие стало известно, когда группа астрономов во главе с Майклом Муно из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе использовала уникальную разрешающую способность Чандры для изучения области около 100 световых лет в поперечнике и кропотливого удаления вкладов от 2357 точечных X- источники излучения нейтронных звезд, черных дыр, белых карликов, звезд переднего плана и галактик заднего плана.
То, что осталось, было неправильным, диффузным свечением газового облака с температурой 10 миллионов градусов по Цельсию, погруженным в свечение высокоэнергетического рентгеновского излучения со спектром, характерным для газа с температурой 100 миллионов градусов.
«Лучшее объяснение данных «Чандры» состоит в том, что высокоэнергетическое рентгеновское излучение исходит от чрезвычайно горячего газового облака», - говорит Муно, ведущий автор статьи, описывающей результаты, опубликованные 20 сентября 2004 г. выпуск Астрофизического журнала. «Это означало бы, что в нашем понимании источников тепла в центре нашей Галактики существует значительный недостаток».
Совокупная гравитация известных объектов в центре Млечного Пути - всех звезд и сверхмассивной черной дыры в центре - недостаточно сильна, чтобы предотвратить утечку газа с температурой 100 миллионов градусов из этого региона. Время побега составит около 10 000 лет, что составляет малую долю от 10 миллиардов лет жизни Галактики. Это означает, что газ должен постоянно регенерироваться и нагреваться.
Газ может пополняться за счет ветров от массивных звезд, но источник нагрева остается загадкой. Высокоэнергетическое диффузное рентгеновское излучение из центра Галактики, по-видимому, является самой яркой частью хребта рентгеновского излучения, наблюдаемого Чандра и предыдущими рентгеновскими обсерваториями, простирающегося на несколько тысяч световых лет вдоль диска Галактики.. Протяженность этого горячего хребта предполагает, что он, вероятно, не нагревается сверхмассивной черной дырой в центре Млечного Пути.
Ученые предположили, что магнитная турбулентность, создаваемая ударными волнами сверхновой, может нагревать газ до 100 миллионов градусов. В качестве альтернативы источником тепла могут быть высокоэнергетические протоны и электроны, порожденные ударными волнами сверхновых. Однако обе эти возможности имеют проблемы. Спектр не согласуется с нагревом высокоэнергетическими частицами, наблюдаемое магнитное поле в центре Галактики не имеет правильной структуры, а частота вспышек сверхновых не кажется достаточно частой, чтобы обеспечить необходимый нагрев.
Команда также рассмотрела вопрос о том, кажутся ли высокоэнергетические рентгеновские лучи рассеянными, а на самом деле они возникают из-за комбинированного свечения пока еще необнаруженной популяции точечных источников, таких как рассеянный свет город виден издалека. Трудность с этим объяснением состоит в том, что в наблюдаемой области потребовалось бы 200 000 источников. Хотя общее количество звезд в этой области составляет около 30 миллионов, количество звезд того типа, который, как ожидается, будет производить рентгеновское излучение необходимой мощности и энергии, оценивается всего в 20 тысяч. Кроме того, такая большая неразрешенная популяция источников будет давать гораздо более плавное рентгеновское свечение, чем наблюдается.
«Нет известного класса объектов, которые могли бы объяснить такое большое количество источников высокоэнергетического рентгеновского излучения в центре Галактики», - сказал Фред Баганофф из Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже. соавтор исследования.
Эти результаты были основаны на более чем 170 часах наблюдений за областью размером 17 на 17 угловых минут вокруг центра Млечного Пути с использованием прибора Chandra Advanced CCD Imaging Spectrometer. Другие члены команды из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Массачусетского технологического института и Пенсильвании также являются соавторами готовящейся статьи в The Astrophysical Journal.
Центр космических полетов Маршалла НАСА, Хантсвилл, Алабама, управляет программой Чандра для Управления космических наук НАСА, Вашингтон. Компания Northrop Grumman из Редондо-Бич, Калифорния, ранее называвшаяся TRW, Inc., была генеральным подрядчиком по разработке обсерватории. Смитсоновская астрофизическая обсерватория контролирует научные исследования и полеты из рентгеновского центра Чандра в Кембридже, штат Массачусетс.
Дополнительная информация и изображения доступны по адресу:
chandra.harvard.edu/andhttps://chandra.nasa.gov/