Jauh di jantung galaksi kita mengintai lubang hitam. Atau inikah? Walaupun semuanya mungkin sunyi di bahagian barat sekarang, mungkin ada bukti bahawa pusat galaksi kami pernah menempatkan beberapa aktiviti yang sangat mengagumkan - aktiviti yang mungkin merangkumi banyak peristiwa perlanggaran dan penggabungan lubang hitam ketika ia tersembunyi di galaksi satelit. Berkat pandangan baru dari sepasang penolong profesor, Kelly Holley-Bockelmann di Vanderbilt dan Tamara Bogdanovic di Institut Teknologi Georgia, kami mempunyai lebih banyak bukti yang menunjukkan masa lalu Bima Sakti yang sangat aktif.
"Tamara dan saya baru saja menghadiri konferensi astronomi di Aspen, Colorado, di mana beberapa pemerhatian baru diumumkan," kata Holley-Bockelmann. "Ia Januari 2010 dan ribut salji telah menutup lapangan terbang. Kami memutuskan untuk menyewa kereta untuk memandu ke Denver. Semasa kami melalui ribut, kami mengumpulkan petunjuk dari persidangan dan menyedari bahawa satu peristiwa bencana - perlanggaran antara dua lubang hitam kira-kira 10 juta tahun yang lalu - dapat menjelaskan semua bukti baru. "
Sekarang, bayangkan langit malam yang diterangi oleh nebula besar, yang merangkumi separuh ruang langit. Ini bukan mimpi, ia adalah kenyataan. Lobus besar radiasi tenaga tinggi ini dikenali sebagai gelembung Fermi dan mereka meliputi kawasan sekitar 30,000 tahun cahaya di kedua-dua sisi teras Bima Sakti. Walaupun kita tidak dapat melihatnya secara langsung dalam cahaya yang dapat dilihat, zarah-zarah ini bergerak hampir 186,000 batu sesaat dan bersinar dalam panjang gelombang sinar-x dan sinar gamma.
Menurut Fulai Guo dan William G. Mathews dari University of California di Santa Cruz: “Gelembung Fermi memberikan bukti yang masuk akal untuk aktiviti jet AGN yang kuat baru-baru ini di Galaxy kami, memberikan pandangan baru mengenai asal usul populasi dan saluran CR halo melalui mana lubang hitam besar dalam galaksi cakera melepaskan tenaga maklum balas semasa pertumbuhannya. "
Walau bagaimanapun, pusat galaksi kami menempatkan lebih daripada sekadar gelembung yang luar biasa - ia adalah lokasi tiga kelompok bintang muda paling besar dalam dunia Bima Sakti. Dikenal sebagai kelompok Tengah, Gerbang dan Quintuplet, masing-masing kumpulan menempatkan beberapa ratus bintang muda dan panas yang mengerdilkan Matahari. Mereka akan menjalani kehidupan yang pendek, cerah, ganas ... terbakar dalam beberapa juta tahun. Kerana mereka hidup dengan cepat dan mati muda, bintang-bintang gugus ini pasti terbentuk dalam beberapa tahun kebelakangan ini semasa letusan pembentukan bintang berhampiran pusat galaksi - petunjuk lain untuk teka-teki kosmik ini.
"Kerana jisimnya yang tinggi, dan IMF yang sangat berat, kumpulan Galactic Center mengandungi beberapa bintang paling besar di Galaxy. Ini penting, kerana bintang besar adalah bahan utama dan penyiasatan fenomena astrofisik pada semua skala dan jarak, dari laman pembentukan bintang individu, seperti Orion, hingga Alam Semesta awal pada zaman reionisasi ketika bintang pertama dilahirkan. Sebagai bahan, mereka mengawal evolusi dinamik dan kimia persekitaran tempatan mereka dan galaksi individu melalui pengaruhnya terhadap energetik dan komposisi medium antarbintang. " kata Donald F. Figer. "Mereka mungkin memainkan peranan penting dalam evolusi awal galaksi pertama, dan ada bukti bahawa mereka adalah nenek moyang dari letupan paling bertenaga di Alam Semesta, yang dilihat sebagai ledakan sinar gamma. Sebagai penyiasat, mereka menentukan had atas proses pembentukan bintang dan kehadirannya berkemungkinan berakhir dengan pembentukan bintang berjisim bawah yang berdekatan. Mereka juga merupakan produk keluaran penggabungan galaksi, galaksi starburst, dan inti galaksi aktif. "
Untuk memperdalam misteri, perhatikan lubang hitam pusat kami. Ia berdiameter sekitar 40 saat cahaya dan beratnya sekitar empat juta jisim suria. Menurut apa yang kita ketahui, ini mesti menghasilkan gelombang graviti intensif - yang semestinya menghisap di sekitarnya. Jadi bagaimana para astronom telah menemui kumpulan bintang baru yang terang lebih dekat dari 3 tahun cahaya dari cakerawala peristiwa? Sudah tentu, mereka mungkin dalam perjalanan untuk terlupa, tetapi data menunjukkan bintang-bintang ini nampaknya terbentuk di sana. Itu cukup mengagumkan kerana memerlukan awan molekul 10.000 kali lebih padat daripada yang terdapat di pusat galaksi kami! Bukankah mesti ada juga bintang lama di sana? Jawapannya adalah ya, semestinya ada ... tetapi jauh lebih sedikit daripada apa yang dapat kita perhatikan dan apa yang diramalkan oleh model teori semasa.
Holley-Bockelmann tidak akan membiarkan masalah itu berhenti. Ketika pulang, dia meminta bantuan pelajar siswazah Vanderbilt Meagan Lang untuk membantu menyelesaikan teka-teki itu. Kemudian mereka merekrut Pau Amaro-Seoane dari Institut Max Planck untuk Fizik Graviti di Jerman, Alberto Sesana dari Institut de Ciències de l'Espai di Sepanyol, dan Penolong Profesor Penyelidikan Vanderbilt Manodeep Sinha untuk membantu. Dengan begitu banyak akal yang cerdas untuk membantu menyelesaikan teka-teki ini, mereka segera sampai pada penjelasan yang masuk akal - yang sesuai dengan pemerhatian dan memungkinkan ramalan yang dapat diuji.
Menurut teori mereka, galaksi satelit Bima Sakti mula berpindah ke teras kita. Ketika ia bergabung dengan galaksi kita, jisimnya terkoyak, hanya menyisakan lubang hitamnya dan sekumpulan kecil bintang yang terikat secara graviti. Setelah beberapa juta tahun, "sisa" ini akhirnya sampai di pusat galaksi dan lubang hitam mula bergabung. Ketika lubang hitam yang lebih kecil berputar di sekitar yang lebih besar, lubang itu membajak aliran gas dan debu yang besar, mendorongnya ke lubang hitam yang lebih besar dan menciptakan gelembung Fermi. Kekuatan graviti duel tidak lembut ... pasang surut ini cukup mampu menekan awan molekul yang mengelilingi inti ke dalam ketumpatan yang diperlukan untuk menghasilkan bintang muda yang segar. Mungkin bintang-bintang yang sangat muda sekarang kita perhatikan di pusat galaksi?
Walau bagaimanapun, ada lebih banyak gambar daripada memenuhi mata. Pembunuhan rumput kosmik yang sama ini juga akan mengeluarkan bintang-bintang tua yang ada dari sekitar lubang hitam pusat yang besar. Ini adalah pemandangan yang sesuai dengan model semasa di mana penggabungan lubang hitam melemparkan bintang ke galaksi pada halaju yang sangat tinggi ... pemandangan yang sesuai dengan pemerhatian kekurangan bintang lama di sempadan lubang hitam supermasif kami.
"Tarik gravitasi lubang hitam galaksi satelit dapat mengukir hampir 1.000 bintang dari pusat galaksi," kata Bogdanovic. "Bintang-bintang itu masih harus berlari ke angkasa, kira-kira 10,000 tahun cahaya dari orbit asalnya."
Adakah ini dapat dibuktikan? Jawapannya adalah ya. Terima kasih kepada tinjauan skala besar seperti Sloan Digital Sky Survey, kita seharusnya dapat menentukan bintang yang bergerak pada halaju yang lebih tinggi daripada bintang yang tidak mengalami interaksi serupa. Sekiranya ahli astronomi seperti Holley-Bockelmann dan Bogdanovic melihat bukti kukuh, mereka mungkin akan menemui sebilangan besar bintang berkelajuan tinggi yang dapat mengesahkan model penggabungan Bima Sakti mereka.
Atau adakah mereka hanya meniup gelembung?
