Έχει ο Γαλαξίας φυσαλίδες;

Το φως που καταφθάνει στη Γη καλύπτει όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, από τα ραδιοκύματα μέχρι τις ακτίνες γ. Ευτυχώς για τον άνθρωπο, η γήινη ατμόσφαιρα απορροφά τις ακτινοβολίες που είναι επιβλαβείς για τους οργανισμούς, όπως για παράδειγμα τα φωτόνια υψηλών ενεργειών, δηλαδή την ακτινοβολία Χ και γ. Το φως που κατορθώνει να φτάσει στην επιφάνεια της γης ανήκει στα ραδιοκύματα και το οπτικό παράθυρο.

          Προκειμένου να ανιχνευθούν οι αστροφυσικές πηγές υψηλών ενεργειών εντός κι εκτός του Γαλαξία χρειάζονται ανιχνευτές στο διάστημα, σε τροχιά εκτός της γήινης ατμόσφαιρας. Το γεγονός αυτό, οδήγησε σε νέους κλάδους στην αστροφυσική, όπως οι αστρονομίες ακτίνων Χ και γ, οι οποίες είναι σχετικά πρόσφατες κι έχουν αναπτυχθεί τις τελευταίες δεκαετίες. Ένα από τα βασικά παρατηρητήρια είναι το τηλεσκόπιο Fermi της NASA που ανιχνεύει στις ακτίνες γ. Το τηλεσκόπιο Fermi εκτοξεύτηκε το 2008 κι έκτοτε έχει προσφέρει σπουδαίες ανακαλύψεις στον χώρο της Αστροφυσικής. Στις ακτίνες Χ ο πρόσφατος γερμανο-ρωσικός ανιχνευτής eROSITA έχει προσφέρει μέσα σε μόλις έναν χρόνο μία πολύ σημαντική χαρτογράφηση του ουρανού.

Το 2010 το τηλεσκόπιο Fermi ανίχνευσε στις ακτίνες γ άγνωστα χαρακτηριστικά του Γαλαξία μας. Οι μυστηριώδεις αυτές δομές ονομάστηκαν φυσαλίδες Fermi (Fermi bubbles) και εκτείνονται εκατέρωθεν του γαλαξιακού κέντρου με το συνολικό τους μήκος να είναι περίπου 50.000 έτη φωτός (ένα έτος φωτός είναι απόσταση που διανύει το φως στο κενό σε έναν χρόνο). Το 2020 το τηλεσκόπιο eROSITA επιβεβαίωσε την ύπαρξη αυτών των δομών στις ακτίνες Χ.

Το μεγαλύτερο μέρος της συνηθισμένης (βαρυονικής) ύλης στο Σύμπαν είναι αόρατο στα μάτια μας. Ως βαρυονική ύλη, αναφέρουμε τα πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια, τα συστατικά δηλαδή των ατόμων της ύλης. Όλα τα αστέρια και οι γαλαξίες που παρατηρούμε με οπτικά τηλεσκόπια αποτελούν λιγότερο από το 5% της συνολικής μάζας του Σύμπαντος. Τεράστιες ποσότητες μη παρατηρούμενης βαρυονικής ύλης αναμένεται να παραμείνουν ως αμυδρά φωτοστέφανα τυλιγμένα σαν κουκούλια γύρω από τους γαλαξίες. Αυτά τα φωτοστέφανα είναι ζεστά, με θερμοκρασία εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, και επομένως είναι ορατά μόνο με τηλεσκόπια ευαίσθητα στην ακτινοβολία υψηλής ενέργειας.

Οι φυσαλίδες Fermi, που παρατηρούνται με τα τηλεσκόπια Fermi και eROSITA, αποτελούν διαταραχές της περιοχής ζεστού αερίου γύρω από τον Γαλαξία μας. Ο φυσικός μηχανισμός που προκαλεί αυτές τις φυσαλίδες θεωρείται είτε μια έκρηξη σχηματισμού αστεριών είτε μια έκρηξη από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα (μάζας μερικών εκατομμυρίων ηλιακών μαζών) στο γαλαξιακό κέντρο. Ενώ αυτή η μαύρη τρύπα είναι αδρανής τώρα που μιλάμε, θα μπορούσε κάλλιστα να ήταν ενεργή στο παρελθόν. Ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες παρατηρούνται σήμερα σε πολύ απομακρυσμένους γαλαξίες, σε πρώιμες φάσεις του Σύμπαντος. Αν η θεωρία ότι οι φυσαλίδες Fermi αποτελούν επιβεβαίωση της δραστηριότητας του γαλαξιακού πυρήνα ισχύει, τότε έχουμε στα χέρια μας μια εικόνα για το πώς εξελίσσονται οι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες όταν πάψουν να είναι ενεργοί.

Και στις δύο θεωρίες, η ενέργεια που απαιτείται για τον σχηματισμό αυτών των φυσαλίδων είναι τεράστια και ισοδυναμεί με την ενέργεια που απελευθερώνουν 100.000 εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων.

Από φυσικής άποψης, αυτές οι φυσαλίδες αποτελούν πρόκληση για την επιστημονική κοινότητα. Μέσω των διεργασιών της Αστροφυσικής Υψηλών Ενεργειών στόχος είναι η κατανόηση της δημιουργίας τους και κατά συνέπεια της εξέλιξης του Γαλαξία.

Εις τα σπουδαία που έρχονται!