En radiobild av mitten av Vintergatan med en del av MeerKAT-teleskopuppsättningen i förgrunden. Galaxens plan är markerat av en serie ljusa drag, exploderade stjärnor och regioner där nya stjärnor föds, och löper diagonalt över bilden från nedre högra till höger upp i mitten. Det svarta hålet i mitten av Vintergatan är dolt i de ljusaste av dessa utsträckta områden. Radiobubblorna sträcker sig från mellan de närmaste antennerna till det övre högra hörnet. Många magnetiserade filament kan ses löpa parallellt med bubblorna .I denna sammansatta vy, himlen till vänster om den näst närmaste antennen är natthimlen som är synlig för blotta ögat, och radiobilden till höger har förstorats för att framhäva dess fina egenskaper. Kredit:SARAO/Oxford/NRAO
Ett internationellt team av astronomer, inklusive Northwestern Universitys Farhad Yusef-Zadeh, har upptäckt en av de största strukturerna som någonsin observerats i Vintergatan. Ett nyfläckat par av radiosändande bubblor når hundratals ljusår höga, dvärgar alla andra strukturer i den centrala delen av galaxen.
Teamet tror att den enorma, Timglasformad struktur är sannolikt resultatet av en fenomenalt energisk explosion som bröt ut nära Vintergatans supermassiva svarta hål för flera miljoner år sedan.
"Vår galaxs centrum är relativt lugnt jämfört med andra galaxer med mycket aktiva centrala svarta hål, " sa Ian Heywood vid University of Oxford, studiens första författare. "Ändå, Vintergatans centrala svarta hål kan – då och då – bli okaraktäristiskt aktivt, blossar upp när den periodvis slukar massiva klumpar av damm och gas. Det är möjligt att en sådan matningsfrenesi utlöste kraftfulla utbrott som blåste upp denna tidigare osynliga funktion."
Tidningen kommer att publiceras den 11 september i tidskriften Natur . Studiens medförfattare representerar 15 institutioner, inklusive Northwestern, Oxford, South African Radio Astronomy Observatory i Kapstaden och National Radio Astronomy Observatory i Charlottesville, Virginia.
För detta arbete, laget använde South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) MeerKAT-teleskopet, det största vetenskapsprojektet i Afrika. Detta är det första papper som beskriver forskning som slutförts med MeerKAT:s kompletta 64-rättsarray sedan lanseringen i juli 2018.
Vintergatans mysterier
Mer turbulent och ovanligt aktiv jämfört med resten av Vintergatan, miljön som omger vår galaxs centrala svarta hål rymmer många mysterier. Northwesterns Yusef Zadeh, en senior författare av tidningen, har ägnat sin karriär åt att studera de fysiska processer som sker i Vintergatans mystifierande centrum.
En radiobild av de centrala delarna av Vintergatans galax. Galaxens plan markeras av en serie ljusa drag, exploderade stjärnor och regioner där nya stjärnor föds, och går horisontellt genom bilden. Det svarta hålet i mitten av Vintergatan är dolt i de ljusaste av dessa utsträckta områden. Radiobubblorna som upptäckts av MeerKATextend vertikalt över och under galaxens plan. Många magnetiserade filament kan ses löpa parallellt med bubblorna. Kredit:SARAO/Oxford
I början av 1980-talet Yusef-Zadeh upptäckte storskaliga, mycket organiserade magnetiska filament i mitten av Vintergatan, 25, 000 ljusår från jorden. Medan deras ursprung har förblivit ett olöst mysterium sedan dess, filamenten är radiostrukturer som sträcker sig tiotals ljusår långa och ett ljusår breda.
"Radiobubblorna som upptäcktes med MeerKAT belyser nu filamentens ursprung, ", sa Yusef-Zadeh. "Nästan alla av de mer än 100 filamenten är inneslutna av radiobubblor."
Yusef-Zadeh är professor i fysik och astronomi vid Northwesterns Weinberg College of Arts and Sciences och medlem av CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics), ett begåvat forskningscenter vid Northwestern fokuserat på att främja astrofysikstudier med tonvikt på tvärvetenskapliga kopplingar.
Forskarna tror att den nära kopplingen mellan filamenten och bubblorna innebär att den energiska händelsen som skapade radiobubblorna också är ansvarig för att accelerera de elektroner som krävs för att producera radioemission från de magnetiserade filamenten.
Spåra energiska regioner
Använder MeerKAT, forskargruppen kartlade breda regioner i mitten av galaxen, utföra observationer vid våglängder nära 23 centimeter. Radioemission av detta slag genereras i en process som kallas synkrotronstrålning, där elektroner som rör sig nära ljusets hastighet interagerar med magnetfält. Detta producerar en karakteristisk radiosignal som kan användas för att spåra energiska områden i rymden. Radioljuset som MeerKAT ser tränger lätt igenom de täta molnen av damm som blockerar synligt ljus från galaxens mitt.
Genom att undersöka tvillingbubblornas nästan identiska omfattning och morfologi, forskarna tror att de har hittat övertygande bevis för att dessa egenskaper bildades från ett våldsamt utbrott som under en kort tidsperiod slog igenom det interstellära mediet i motsatta riktningar.
"Dessa enorma bubblor har hittills varit dolda av bländningen av extremt ljusa radiostrålar från galaxens centrum, " sa Fernando Camilo från SARAO i Kapstaden och medförfattare på tidningen. "Att reta ut bubblorna från bakgrundsljudet var en teknisk tour de force, endast möjliggjort av MeerKATs unika egenskaper och idealiska läge. Med denna oväntade upptäckt bevittnar vi i Vintergatan en ny manifestation av utflöden av materia och energi i galaxskala, i slutändan styrs av det centrala svarta hålet."
