Znaleziono sprawcę złamania najgęstszej kości w centrum naszej galaktyki.

Centrum naszej galaktyki, Drogi Mlecznej, to tętniące życiem miejsce pełne gwiazd, nad którym góruje supermasywna czarna dziura, Sagittarius A* . I właśnie tam, pośród potężnych pól magnetycznych, które regulują powstawanie gwiazd, astronomowie od lat obserwują ogromne, wydłużone struktury przypominające kosmiczne „kości”. Są to długie włókna gazu, które odgrywają kluczową rolę w procesie formowania się gwiazd.

Ale nie są to zwykłe kosmiczne ciekawostki. Wręcz przeciwnie, „kości” odgrywają aktywną rolę w dynamice galaktycznej. Działają one w rzeczywistości jak pomosty łączące ramiona spiralne Drogi Mlecznej , gdzie gęstość gazu jest największa, z obszarami, w których zachodzą procesy gwiazdotwórcze. Co więcej, ich właściwości kinematyczne, czyli sposób, w jaki się poruszają, są podobne do właściwości ogólnych obłoków molekularnych, co sprawia, że ​​są one szczególnie cennymi obiektami badań dla astronomów.

Aby lepiej zrozumieć wagę tego odkrycia, możemy wyobrazić sobie galaktykę jako ogromną metropolię, której ramiona spiralne stanowią główne arterie. Wzdłuż nich, a czasem łącząc je, znajdują się gigantyczne obłoki molekularne, kolebki, w których rodzą się gwiazdy . A w tych chmurach znajdują się jeszcze gęstsze i bardziej włókniste obszary, wspomniane wcześniej „kości”, które są najgęstszymi strukturami związanymi z ramionami spiralnymi, spośród których do tej pory zidentyfikowano około dwudziestu.

Teraz jedna z takich kości, nazywana „wężem Galaktyki” ze względu na swój kształt, przykuła uwagę naukowców. Ta ogromna, wydłużona struktura, rozciągająca się na 230 lat świetlnych, ma niepokojącą cechę: wygląda, jakby była „pęknięta” w dwóch różnych miejscach.

Po przeanalizowaniu najnowszych danych uzyskanych przez Obserwatorium Rentgenowskie Chandra należące do NASA oraz różne radioteleskopy, zespół badaczy zaproponował zaskakujące wyjaśnienie tych „pęknięć”. Ich badania, opublikowane niedawno w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , wskazują, że przyczyną tego kosmicznego zniekształcenia może być zderzenie z dużą prędkością z pulsarem, silnie namagnesowaną gwiazdą neutronową.

Wąż Centrum Galaktyki (znany również jako G359.13) wyróżnia się długością i jasnością w falach radiowych. Ale tym, co naprawdę odróżnia go od innych włókien, są dwa „garby” i „pęknięcia” w dwóch różnych miejscach. Te deformacje, bardzo znaczące ze względu na swoją liniową, namagnesowaną strukturę, która normalnie rozciąga się prostopadle do płaszczyzny galaktyki, od lat stanowią zagadkę dla astronomów.

„Wąż” – piszą autorzy w swoim badaniu – „jest niezwykłym włóknem radiowym w centrum galaktyki, którego morfologia charakteryzuje się dwoma przerwami na całej długości. Większe i mniejsze przerwy znajdują się w miejscach, w których włókno jest najbardziej zniekształcone i najmniej przypomina namagnesowaną strukturę liniową biegnącą prostopadle do płaszczyzny galaktycznej.

Aby odkryć tę tajemnicę, naukowcy skrupulatnie przeanalizowali dane radiowe i rentgenowskie z Kosmicznego Węża. A dokładnie w miejscu jednego ze „pęknięć” zidentyfikowali jasne źródło światła, zarówno w promieniach rentgenowskich, jak i falach radiowych. Po przeprowadzeniu wyczerpującej analizy właściwości obiektu naukowcy doszli do zaskakującego wniosku, że przyczyną deformacji jest najprawdopodobniej szybko poruszający się pulsar.

Pulsar to szybko wirująca gwiazda neutronowa, która emituje wiązki promieniowania elektromagnetycznego ze swoich biegunów magnetycznych. Te niezwykle gęste gwiazdy są wynikiem grawitacyjnego zapadania się masywnych gwiazd pod koniec ich życia, w zdarzeniach znanych jako supernowe. Jednak tylko najmasywniejsze gwiazdy pozostawiają po sobie czarną dziurę, gdy eksplodują jako supernowe. Gdy nie są dostatecznie duże, co zdarza się często, grawitacja nie jest na tyle silna, aby spowodować zapadnięcie się całej gwiazdy i jej ściśnięcie do pojedynczego punktu, ale wystarcza, aby jej masa została „ściśnięta” do znacznie mniejszej i niezwykle zwartej kuli, czyli gwiazdy neutronowej. Niektóre z nich, napędzane eksplozjami, zaczynają bardzo szybko wirować wokół własnej osi i są wyrzucane w przestrzeń z ogromną prędkością. To właśnie one są znane nam jako pulsary.

Obliczenia badaczy wskazują, że ten intruz uderzył w włókno Węża z zadziwiającą względną prędkością, szacowaną na 1,6 do 3,2 miliona kilometrów na godzinę. To kosmiczne zderzenie prawdopodobnie zaburzyło wewnętrzne pole magnetyczne galaktyki, co z kolei zniekształciło emitowany przez nią sygnał radiowy. Co więcej, oddziaływanie to przyspieszyłoby elektrony i ich antycząstki antymaterii, pozytony, do niezwykle wysokich energii, co uczyniłoby je dodatkowym źródłem obserwowanych sygnałów.

„Jasność radiowa i strome widmo zwartego źródła wskazują na obecność pulsara” – piszą naukowcy. Pokazujemy również spłaszczenie widma i zwiększoną emisyjność synchrotronową w oddali od miejsca głównej przerwy wzdłuż Węża, co sugeruje wtrysk cząstek relatywistycznych.

Emisja synchrotronowa ma miejsce, gdy naładowane cząstki, na przykład elektrony, poruszają się z prędkością zbliżoną do prędkości światła w obecności pola magnetycznego, uwalniając energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Wzrost emisji od głównego punktu uderzenia potwierdza teorię, że zderzenie rozproszyło energetyczne cząstki wzdłuż całego włókna.

Naukowcy twierdzą zatem, że główne „pęknięcie” Węża nastąpiło bezpośrednio, gdy ten poruszający się z dużą prędkością obiekt „uderzył” w włókno, zniekształcając jego strukturę magnetyczną i generując wykrytą emisję promieni rentgenowskich.

Co ciekawe, sugerują również, że wtórne „pęknięcie” mogło powstać na skutek uderzenia tego samego obiektu o dużej prędkości, który spowodował pierwotną deformację. Wygląda na to, że fala uderzeniowa powstała w wyniku pierwszego zderzenia rozeszła się po włóknie, powodując kolejne zakłócenie.

Choć nowe badania oferują przekonujące wyjaśnienie tajemnicy „pęknięcia” w Kosmicznym Wężu, naukowcy podkreślają, że aby w pełni potwierdzić ten scenariusz, potrzeba więcej obserwacji. „Przyszłe, czułe i wysokorozdzielcze obrazowanie radiowe i rentgenowskie pozwoli zbadać opisaną tu interakcję” – podsumowują naukowcy. Pomiary te dostarczą informacji na temat pochodzenia jednego z najbardziej niezwykłych włókien radiowych w Centrum Galaktyki.

Dlatego też obserwowanie tego gigantycznego kosmicznego „węża”, który znajduje się 26 000 lat świetlnych od Ziemi i rozciąga się przez serce naszej galaktyki, pozostaje priorytetem dla astronomów. Zrozumienie procesów kształtujących te struktury i sił na nie działających pozwala nam głębiej wniknąć w złożoną i fascynującą dynamikę Drogi Mlecznej. Przyszłe obserwacje obiecują ujawnienie jeszcze większej ilości sekretów tej zagadkowej kosmicznej „kości” i dowiedzenie się o gwałtownych spotkaniach, do których może dochodzić w zatłoczonym sercu galaktyki.