Une paire de gigantesques bulles de rayons gamma centrées sur le noyau de la Voie lactée ont été découvertes par le télescope spatial à rayons gamma Fermi il y a 10 ans. Mais comment ces soi-disant "bulles de Fermi" sont apparues était un mystère.

Récemment, cependant, des chercheurs de l'Observatoire astronomique de Shanghai (SHAO) de l'Académie chinoise des sciences ont présenté un nouveau modèle qui, pour la première fois, explique simultanément les origines des bulles de Fermi et de la structure aux rayons X biconique du centre galactique, découvert en 2003.

Selon ce modèle, les deux structures sont essentiellement le même phénomène et ont été causées par le choc vers l'avant entraîné par une paire de jets émanant du Sagittaire A* (Sgr A*) - le trou noir supermassif qui se cache au centre galactique - il y a environ cinq millions d'années. L'étude a été publiée dans The Journal d'astrophysique .

Les bulles de Fermi sont deux boules colossales remplies de gaz très chaud, rayons cosmiques et champs magnétiques. Bien qu'ils ne soient pas visibles à l'œil nu, ils sont très brillants dans les émissions diffuses de rayons gamma. Dans les rayons gamma, les bulles de Fermi ont des bords très nets et les bords coïncident bien avec une structure aux rayons X appelée structure aux rayons X biconique du centre galactique.

En voyant les bords très similaires des bulles de Fermi et la structure aux rayons X biconique du centre galactique, les chercheurs du SHAO ont réalisé que ces structures pourraient partager la même origine. Par ailleurs, la structure biconique des rayons X pourrait s'expliquer naturellement par la fine couche de gaz thermique chaud comprimée par un choc entraînée par une explosion d'énergie passée du centre galactique.

Dans les précédents modèles théoriques et simulations informatiques des bulles de Fermi, deux grandes sources d'énergie concurrentes ont été proposées, c'est à dire., formation d'étoiles au centre galactique et Sgr A*. Cependant, dans les deux modèles, les bulles de Fermi sont expliquées comme des bulles d'éjecta, tandis que le choc avant est toujours situé beaucoup plus loin du bord des bulles de Fermi. En d'autres termes, ces modèles ne pouvaient pas expliquer simultanément les bulles de Fermi et la structure biconique du centre galactique aux rayons X.

En revanche, le modèle théorique de cette étude, proposé par Guo Fulai et son étudiant diplômé Zhang Ruiyu de SHAO, utilisé des simulations informatiques pour démontrer pour la première fois que les bulles de Fermi et la structure aux rayons X biconique du centre galactique sont le même phénomène.

Dans ce modèle, le bord des bulles de Fermi est le choc vers l'avant entraîné par une paire de jets émanant de Sgr A* il y a environ cinq millions d'années. "Une bonne chose à propos de ce modèle est que l'énergie et l'âge des bulles de Fermi peuvent être assez bien contraints par les observations aux rayons X, " a déclaré l'auteur correspondant Guo Fulai. L'âge des bulles déduit dans cette étude est également cohérent avec celui dérivé des récentes observations ultraviolettes de certains nuages ​​à grande vitesse le long de nombreuses lignes de visée vers la région des bulles.

Le nouveau modèle indique que l'énergie totale injectée lors de l'événement de la bulle de Fermi par le trou noir supermassif est proche de celle libérée par environ 20, 000 supernovae. La matière totale consommée par Sgr A* lors de cet événement est d'environ 100 masses solaires.

"Une autre chose très intéressante que nous avons trouvée dans notre étude est que si les bulles et la structure biconique aux rayons X partagent la même origine, ils sont très peu susceptibles d'être produits par la formation d'étoiles ou les vents de trous noirs, " dit Guo. Près du centre galactique, la structure radiographique biconique a une base très étroite, tandis que le choc vers l'avant produit par la formation d'étoiles ou les vents de trous noirs peut facilement se propager à de grandes distances, conduisant à une base beaucoup plus large que celle observée.

En revanche, les jets collimatés déposent la plupart de l'énergie rapidement sur de grandes distances le long de la direction du jet, conduisant naturellement à une base étroite pour le front de choc près du plan galactique. Le trou noir supermassif de notre propre galaxie a été très calme ces dernières années sans aucune preuve des activités actuelles des jets, mais "notre étude suggère fortement qu'une paire de jets puissants en a émané il y a environ cinq millions d'années, a duré environ un million d'années, et produit les gigantesques bulles de Fermi que l'on voit encore aujourd'hui, " a ajouté Guo.