Una coppia di gigantesche bolle di raggi gamma incentrate sul nucleo della galassia della Via Lattea sono state scoperte dal telescopio spaziale a raggi gamma Fermi 10 anni fa. Ma come fossero nate queste cosiddette "bolle di Fermi" era un mistero.

Recentemente, però, ricercatori dell'Osservatorio Astronomico di Shanghai (SHAO) dell'Accademia Cinese delle Scienze hanno presentato un nuovo modello che, per la prima volta, spiega contemporaneamente le origini sia delle bolle di Fermi che della struttura a raggi X biconica del centro galattico, che è stato scoperto nel 2003.

Secondo questo modello, le due strutture sono essenzialmente lo stesso fenomeno ed è stato causato dallo shock in avanti guidato da una coppia di getti emanati da Sagittarius A* (Sgr A*) - il buco nero supermassiccio in agguato al centro galattico - circa cinque milioni di anni fa. Lo studio è stato pubblicato su The Giornale Astrofisico .

Le bolle di Fermi sono due bolle colossali piene di gas molto caldo, raggi cosmici e campi magnetici. Sebbene non possano essere visti ad occhio nudo, sono molto luminosi nelle emissioni diffuse di raggi gamma. Nei raggi gamma, le bolle di Fermi hanno bordi molto affilati e i bordi coincidono bene con una struttura a raggi X chiamata struttura a raggi X biconica del centro galattico.

Vedendo i bordi molto simili delle bolle di Fermi e la struttura a raggi X biconica del centro galattico, i ricercatori dello SHAO si sono resi conto che queste strutture potrebbero condividere la stessa origine. Per di più, la struttura a raggi X biconica potrebbe essere spiegata naturalmente dal sottile guscio di gas termico caldo compresso per shock guidato da una passata esplosione di energia dal centro galattico.

In precedenti modelli teorici e simulazioni al computer delle bolle di Fermi, sono state proposte due importanti fonti energetiche concorrenti, cioè., formazione stellare al centro galattico e Sgr A*. Però, in entrambi i modelli, le bolle di Fermi sono spiegate come bolle ejecta, mentre lo shock in avanti si trova sempre molto più lontano dal bordo delle bolle di Fermi. In altre parole, questi modelli non potevano spiegare simultaneamente le bolle di Fermi e la struttura a raggi X biconica del centro galattico.

In contrasto, il modello teorico in questo studio, proposto da Guo Fulai e dal suo studente laureato Zhang Ruiyu di SHAO, ha utilizzato simulazioni al computer per dimostrare per la prima volta che le bolle di Fermi e la struttura a raggi X biconica del centro galattico sono lo stesso fenomeno.

In questo modello, il bordo delle bolle di Fermi è lo shock in avanti guidato da una coppia di getti emanati da Sgr A* circa cinque milioni di anni fa. "Una cosa buona di questo modello è che l'energia e l'età delle bolle di Fermi possono essere limitate abbastanza bene dalle osservazioni a raggi X, " ha detto l'autore corrispondente Guo Fulai. L'età delle bolle dedotta in questo studio è anche coerente con quella derivata da recenti osservazioni ultraviolette di alcune nubi ad alta velocità lungo molte linee di vista verso la regione della bolla.

Il nuovo modello indica che l'energia totale iniettata durante l'evento bolla di Fermi dal buco nero supermassiccio è vicina a quella rilasciata da circa 20, 000 supernovae. La materia totale consumata da Sgr A* durante questo evento è di circa 100 masse solari.

"Un'altra cosa molto interessante che abbiamo trovato nel nostro studio è che se le bolle e la struttura a raggi X biconica condividono la stessa origine, è molto improbabile che siano prodotti dalla formazione stellare o dai venti di buchi neri, " disse Guo. Vicino al centro galattico, la struttura radiografica biconica ha una base molto stretta, mentre lo shock in avanti prodotto dalla formazione stellare o dai venti di buchi neri può facilmente propagarsi a grandi distanze, portando a una base molto più ampia di quella osservata.

In contrasto, i getti collimati depositano la maggior parte dell'energia rapidamente a grandi distanze lungo la direzione del getto, naturalmente conducendo a una base stretta per il fronte d'urto vicino al piano galattico. Il buco nero supermassiccio nella nostra Galassia è stato molto quiescente negli ultimi anni senza alcuna prova delle attuali attività dei jet, ma "il nostro studio suggerisce fortemente che una coppia di potenti getti emanasse da esso circa cinque milioni di anni fa, durò circa un milione di anni, e produsse le gigantesche bollicine di Fermi che si vedono ancora oggi, " ha aggiunto Guo.