Fermiho bubliny (Fermi Bubbles), gigantické útvary v Galaxii

Fermiho bubliny (Fermi Bubbles) pohání supermasivní černá díra

Fermiho bubliny (anglicky Fermi Bubbles) znají astronomové teprve pár let. Fermiho bubliny byly totiž objeveny teprve v roce 2010 s pomocí kosmického teleskopu Fermi (Fermi Gamma-ray Space Telescope), který zkoumá vesmír v rentgenovém a gama pásmu elektromagnetického záření.

Fermiho bubliny přitom nejsou žádní drobečkové. Zvedají se jako ohromné "dudlíky" nad plochý disk naší Galaxie - Mléčné dráhy až do výšky (hloubky, neboť bubliny se nacházejí po obou stranách hlavní roviny Mléčné dráhy) nějakých 23 000 světelných let a sahají do galaktických šířek ±50°!

Proč byly tyto obří struktury objeveny až nyní? Jak je možné, že astronomové o těchto obřích útvarech nevěděli dříve? To proto, že Fermiho bubliny září prakticky jen v oboru gama (na jiných vlnových délkách jsou téměř neviditelné). A toto záření na zemský povrch nedopadá. Je spolehlivě odstíněno zemskou atmosférou. Na svůj objev tak Fermiho bubliny musely počkat až do vypuštění výše zmíněného kosmického teleskopu Fermi (v roce 2008), který astronomům otevřel nové okno do vesmíru.

Jaké jsou vlastnosti Fermiho bublin?

Fermiho bubliny jsou nanejvýš podivné útvary. Poslední výzkumy ukazují, že hmotnost těchto bublin, které obsahují relativně chladný plyn s teplotou okolo 9 800 °C, dosahuje asi tří miliónů Sluncí. Tento plyn navíc má ohromnou rychlost - asi 3,5 miliónů kilometrů za hodinu.

Čtěte také: Superhmotná černá díra požírá kosmickou medúzu: Přístroj MUSE pro…

Zářivý výkon Fermiho bublin v oboru paprsků gama činí asi 4 × 10³⁰ W. To odpovídá zářivému výkonu asi 10 000 Sluncí. Jejich okraj je velice ostře ohraničen. To je zřejmě dáno potlačením nestabilit viskozitou rozpínajícího se materiálu. Ostré rozhraní v astronomii obvykle znamená, že jej způsobila nějaká přechodná událost. Např. exploze supernov a nebo, jak se v případě Fermiho bublin astronomové dnes nejčastěji domnívají, černá díra v jádru Galaxie.

Poslední poznatky o teplotě a složení Fermiho bublin přinesla až studie publikovaná teprve nedávno - počátkem tohoto roku (10. ledna 2017 v časopise The Astrophysical Journal). Při ní vypomohl svou citlivou optikou HST (Hubble Space Telescope), který zkoumal složení Fermiho bublin s pomocí ultrafialového záření 46 vzdálených kvasarů, které při pohledu ze Země prochází právě těmito ohromnými útvary nad hlavní rovinou Galaxie.

Co je zdrojem látky a záření Fermiho bublin?

Astronomové si dlouho lámali hlavy, co je zdrojem látky a záření Fermiho bublin. Vyrojila se sice řada teorií, avšak nejpravděpodobnější se jeví ta, že za Fermiho bublinami stojí supermasivní černá díra v nitru naší Mléčné dráhy. Tato supermasivní černá díra o hmotnosti asi 4,5 miliónů Sluncí je známá jako rádiový zdroj Sgr A (Sagittarius A) ležící v souhvězdí Střelce.

Dnes je černá díra v nitru Mléčné dráhy neaktivní. Hladoví. Ale v době přísunu dostatku materiálu může svůj výkon zvýšit až o čtyři řády. Pak se Galaxie může jevit jak kvasar, mladé a velice aktivní a svítivé galaxie. Nakonec každá galaxie tráví ve stadiu kvasaru asi 10 % svého aktivního života. Podrobněji jsem o tom psal v článku o kvasarech.

Nejnovější studie uvádí, že centrální černá díra v Mléčné dráze naposledy hodovala asi před šesti milióny let - více v jiném článku. Když hmota spiráluje k horizontu události - černé díře, divoce víří. Asi jako voda, která po vytažení špuntu vytéká z umývadla. Tato velice horká spirála zářícího plynu (asi 10 000 000 °C) může generovat ohromné výtrysky částic, které silná magnetická pole usměrní do dvou protisměrných svazků. Tyto protisměrné svazky zřejmě Fermiho bubliny nafukují - doplňují látkou a zároveň budí k záření.

Fermiho bubliny jsou naplněny především vysokoenergetickými elektrony (které se pohybují rychlostí jen o 5 × 10^-11 nižší než je rychlost světla) a jádry atomů, které známe jako galaktické kosmické záření. Za zářením bublin stojí vysokoenergetické elektrony, které buď formou brzdného záření a nebo inverzního Comptonova záření produkují fotony gama o energiích 2 až 5 keV. Prostor Fermiho bublin je rovněž vyplněn "mikrovlnnou mlhou" na frekvenci 23 GHz (13 mm).

Podobné bubliny se pozorují i v jiných galaxiích. Některé bubliny však září výrazně v mikrovlnné oblasti, UV a X oblasti, takže mohou být důsledkem intenzivní hvězdotvorby a následných explozí supernov v okolí galaktických jader.

Použité zdroje

• Černá díra v centru Mléčné dráhy hladoví již 6 miliónů let: Hubble datuje poslední velkou hostinu černé díry
• Žeň objevů 2014 a Mliečna cesta medzi gigantickými bublinami, Časopis Kozmos 5/2017
• Hubble solves the mystery bulge at the center of the Milky Way
• NASA's Fermi Telescope Finds Giant Structure in our Galaxy

Další související články: