Dybt i hjertet af vores galakse lurer et sort hul. Eller er det? Mens alt muligvis er stille på vestfronten nu, kan der være tegn på, at vores galaktiske centrum engang var hjemsted for en smuk imponerende aktivitet - aktivitet, der muligvis har inkluderet flere kollisionsbegivenheder og fusioner af sorte huller, da det spaltede på en satellitgalakser. Takket være ny indsigt fra et par assistentprofessorer, Kelly Holley-Bockelmann ved Vanderbilt og Tamara Bogdanovic ved Georgia Institute of Technology, har vi flere beviser, der peger på Mælkevejens utrolige aktive fortid.
”Tamara og jeg havde netop deltaget på en astronomikonference i Aspen, Colorado, hvor flere af disse nye observationer blev annonceret,” sagde Holley-Bockelmann. ”Det var januar 2010, og en snestorm havde lukket lufthavnen. Vi besluttede at leje en bil for at køre til Denver. Da vi kørte gennem stormen, samlet vi ledetrådene fra konferencen og indså, at en enkelt katastrofal begivenhed - sammenstødet mellem to sorte huller for omkring 10 millioner år siden - kunne forklare alle de nye beviser. ”
Forestil dig nu en nattehimmel oplyst af en kæmpe tåge, der dækker halvdelen af den himmelske sfære. Dette er ikke en drøm, det er en realitet. Disse massive fliser med højenergistråling er kendt som Fermi-bobler, og de dækker et område omkring 30.000 lysår på hver side af Mælkevejens kerne. Selvom vi ikke kan se dem direkte i synligt lys, bevæger disse partikler sig med tæt på 186.000 miles i sekundet og glødes i røntgen- og gammastrålingens bølgelængder.
Ifølge Fulai Guo og William G. Mathews fra University of California i Santa Cruz: “Fermi-boblerne giver troværdige beviser for en nyere stærk AGN-jetaktivitet i vores Galaxy, der kaster ny indsigt i oprindelsen af halo CR-befolkningen og kanalen hvorigennem massive sorte huller i diskgalakser frigiver feedbackenergi under deres vækst. ”
Vores galaktiske center er dog hjemsted for mere end blot nogle utrolige bobler - det er placeringen af tre af de mest massive klynger af unge stjerner inden for Mælkevejen. Kendt som klyngerne Central, Arches og Quintuplet huser hver gruppe flere hundrede varme, unge stjerner, der dværgner Solen. De vil leve korte, lyse, voldelige liv… brænde ud i løbet af få millioner år. Fordi de lever hurtigt og dør unge, skal disse klyngestjerner have dannet sig i de senere år under et udbrud af stjernedannelse nær det galaktiske centrum - endnu en anelse til dette kosmiske puslespil.
”På grund af deres høje masse og tilsyneladende toptunge IMF, indeholder Galactic Center-klyngerne nogle af de mest massive stjerner i Galaxy. Dette er vigtigt, da massive stjerner er nøgleingredienser og sonder til astrofysiske fænomener i alle størrelses- og afstandsskalaer, fra individuelle stjernedannelsessteder, såsom Orion, til det tidlige univers i ælden af reionisering, da de første stjerner blev født. Som ingredienser styrer de den dynamiske og kemiske udvikling af deres lokale omgivelser og individuelle galakser gennem deres indflydelse på det interstellære medias energikraft og sammensætning. ” siger Donald F. Figer. ”De spiller sandsynligvis en vigtig rolle i den tidlige udvikling af de første galakser, og der er bevis for, at de er forfader til de mest energiske eksplosioner i universet, der ses som gammastråler. Som sonder definerer de de øvre grænser for stjernedannelsesprocessen, og deres tilstedeværelse afslutter sandsynligvis yderligere dannelse af nærliggende stjerner i den lavere masse. De er også fremtrædende produktionsprodukter af galaktiske fusioner, starburst-galakser og aktive galaktiske kerner. ”
For at uddybe mysteriet skal du se nærmere på vores centrale sorte hul. Det strækker sig over 40 lys sekunder i diameter og vejer cirka fire millioner solmasser. I henhold til hvad vi ved, skulle dette producere intensive tidevand - tidspunkter, der burde sutte i omgivelserne. Så hvordan er det, at astronomer har afsløret grupper af nye, lyse stjerner nærmere end 3 lysår fra begivenhedshorisonten? Naturligvis kunne de være på vej til glemmebogen, men dataene viser, at disse stjerner ser ud til at have dannet sig der. Det er ganske præcist i betragtning af at det ville kræve en molekylær sky 10.000 gange mere tæt end den, der findes i vores galaktiske center! Bør der ikke også findes gamle stjerner der? Svaret er ja, der skulle være ... men der er langt færre end hvad vi kan observere, og hvad de nuværende teoretiske modeller forudsiger.
Holley-Bockelmann var ikke ved at lade problemet hvile. Da hun vendte hjem, hentede hun hjælp fra Vanderbilt kandidatstuderende Meagan Lang til at hjælpe med at løse gåden. Derefter rekrutterede de Pau Amaro-Seoane fra Max Planck Institute for Gravitational Physics i Tyskland, Alberto Sesana fra Institut de Ciències de l’Espai i Spanien og Vanderbilt Research Assistant Professor Manodeep Sinha til at hjælpe. Med så mange lyse sind til at hjælpe med at løse denne gåte, ankom de snart en plausibel forklaring - en, der matcher observationer og giver mulighed for testbare forudsigelser.
I henhold til deres teori begyndte en Mælkevejs-satellitgalakse at migrere mod vores kerne. Da den smeltede sammen med vores galakse, blev dens masse revet væk, hvilket kun efterlod sit sorte hul og en lille samling gravitationelt bundne stjerner. Efter flere millioner år nåede denne "rest" til sidst det galaktiske centrum, og de sorte huller begyndte at smelte sammen. Da det mindre sorte hul blev hvirvlet rundt om det større, pløjede det enorme fyrer af gas og støv, skubbede det ind i det større sorte hul og skabte Fermi-boblerne. Duellerende tyngdekræfter var ikke blide ... disse intense tidevand var ret i stand til at komprimere de molekylære skyer, der omgiver kernen, i den tæthed, der kræves for at frembringe friske, unge stjerner. Måske de meget unge stjerner, vi nu observerer i det galaktiske centrum?
Der er dog mere ved billedet, end der møder øjet. Denne samme pløjning af det kosmiske torv ville også have skubbet eksisterende ældre stjerner ud i nærheden af det massive centrale sorte hul. Det er en scene, der passer til aktuelle modeller, hvor en sort hulfusion smider stjerner ud i galaksen med hyperhastigheder ... en scene, der passer til observationen af en mangel på gamle stjerner ved grænserne af vores supermassive sorte hul.
”Tyngdekraften i satellitgalakseens sorte hul kunne have skåret næsten 1.000 stjerner ud af det galaktiske centrum,” sagde Bogdanovic. ”Disse stjerner skal stadig kæmpe gennem rummet, ca. 10.000 lysår væk fra deres oprindelige kredsløb.”
Kan noget af dette bevises? Svaret er ja. Takket være undersøgelser i stor skala som Sloan Digital Sky Survey, skulle vi være i stand til at lokalisere stjerner, der bevæger sig med en højere hastighed end stjerner, som ikke har været udsat for en lignende interaktion. Hvis astronomer som Holley-Bockelmann og Bogdanovic ser på de hårde beviser, vil de sandsynligvis opdage et troværdigt antal højhastighedsstjerner, som vil validere deres Milky Way-fusionsmodel.
Eller blæser de bare bobler?
