Im Jahr 2020 entdeckten Astronomen eine große sanduhrförmige Struktur im Zentrum unserer Milchstraße oder in deren Nähe. Die sogenannten „eROSITA-Blasen“ wurden bereits mehrfach als Hypothesen zur Erklärung ihrer genauen Beschaffenheit vorgeschlagen. Nun hat ein Forschungsteam aus Wissenschaftlern aus China und Europa eine hochauflösende Karte der Region erstellt und Hinweise darauf gefunden, dass zwei der auffälligsten Strukturen nicht unabhängig voneinander sind.
Die eROSITA-Blasen sind zweidimensionale Strukturen, die erstmals vom eROSITA-Röntgenteleskop entdeckt wurden, das sich an Bord des russisch-deutschen Weltraumobservatoriums Spectrum-X-Gamma befindet, das 2019 in die Luft geschickt wurde. Sie waren in ihrer Form den „Fermi-Blasen„, das aus dem galaktischen Zentrum herausragt und ein Jahrzehnt zuvor entdeckt wurde.
Während die beiden Fermi-Blasen durch die Erfassung der von ihnen emittierten Gamma- und Röntgenstrahlung beobachtet wurden, wurden die eROSITA-Blasen als weiche Röntgenstrahlen betrachtet – hochenergetische Photonen, jedoch mit weniger Energie als die zur Abbildung von Knochen verwendeten Röntgenstrahlen und viel weniger Energie als Gammastrahlen.
Die eROSITA-Blasen sind insgesamt größer und energiereicher als die Fermi-Blasen, mit quasi-kreisförmigen Lappen oberhalb und unterhalb der Ebene der Milchstraße, wobei in der nördlichen Blase zwei markante Strukturen zu finden sind: der Nordpolarsporn (NPS) und die Lotusblütenwolke (LPC). Auf einer zweidimensionalen Röntgenkarte erscheinen diese als zwei getrennte Strukturen, und es könnten zwei unterschiedliche dreidimensionale Strukturen sein, die zufällig eine zweidimensionale Blase bilden.
Es gab zwei widersprüchliche Hypothesen zur Erklärung der eROSITA-Blasen: entweder ein Paar riesiger Blasen im Maßstab 10.000 Parsec, die vom galaktischen Zentrum ausgestoßen werden, oder eine Struktur im Maßstab 100 Parsec in der Nähe der Sonne, die zufälligerweise in Richtung des galaktischen Zentrums liegt. (Ein Parsec sind 3,26 Lichtjahre.) Die dreidimensionale Struktur der eROSITA-Blasen ist unbekannt; als zweidimensionale Blasen erscheinen sie möglicherweise als Schatten eines anderen Phänomens.
„Die Energie, die in diesen beiden Bildern zum Einsatz kommt, unterscheidet sich um drei bis vier Größenordnungen“, sagte Teng Liu, Astronom an der University of Science and Technology of China in Hefei und Hauptautor der neuen Studie. „Daher hat die Lösung wichtige Konsequenzen für die Struktur und Geschichte der Milchstraße.“
Während es den Astronomen nicht gelungen ist, die Entfernung zu den Röntgenemissionen der eROSITA-Blase zu bestimmen, haben sie die Entfernung zu Staubwolken gemessen, die Teil der Milchstraße sind. Eine frühere Studie unter der Leitung von Liu fand drei isolierte Staubwolken in einer Entfernung von 500 bis 800 Parsec, deren Form perfekt mit den Röntgenschatten auf den eROSITA-Blasen übereinstimmt, was bedeutet, dass die Blasen noch weiter entfernt sind. Eine Schockfront, die polarisierte Radiowellen aussendet, verbindet den Nordpolarsporn und die Lotus-Pedal-Cloud.
In dieser Arbeit wurde auch festgestellt, dass sich die äußere Grenze der nördlichen eROSITA-Blase leicht als ein verzerrtes dreidimensionales Modell erklären lässt, dessen Ursprung im galaktischen Zentrum liegt. Die Schlussfolgerung lautete, dass die Größe der eROSITA-Blasen, die sich am galaktischen Zentrum befindet, etwa 10.000 Parsec beträgt.
Um diese Frage der Perspektive zu klären, vermieden Liu und seine Teamkollegen die Analyse des Hauptkörpers der eROSITA-Blasen. Sie konzentrierten sich auf die Frage, ob es sich bei den Blasen um eine riesige, weit entfernte Blase oder eine kleine Struktur in der Nähe der Sonne handelt. Statt quantitativer Berechnungen „erfassen wir einfach mit dem Auge einige morphologische Merkmale“, sagte Liu, „deren Existenz ein starkes Argument für die Beantwortung der Frage ist.“
Insbesondere aus der projizierten Form der dreidimensionalen Staubwolken konnte geschlossen werden, dass NPS und LPC weit entfernt waren, mindestens 1.000 Parsec. In der dunklen Region zwischen diesen beiden Strukturen wurden Radioemissionsbögen gefunden („dunkel“ bedeutet das Fehlen von Röntgenstrahlen) und wurden der Stoßwelle an der Vorderseite der Blase zugeschrieben. Durch Abgleich der äußeren Grenzen von NPS und LPC konnte die Grenze der nördlichen Blase bestimmt werden.
Diese Definition der Grenze kann einfach als Tangente an eine Sichtlinie des dreidimensionalen Bechermodells beschrieben werden, dessen Wurzel im galaktischen Zentrum liegt. Daraus schloss die Gruppe, dass NPS und LPC keine unabhängigen, weit entfernten Strukturen sind, sondern aus einer einzigen, riesigen Blase bestehen. Sie kamen zu dem Schluss, dass die nördliche eROSITA-Blase höchstwahrscheinlich die 10.000 Parsec große Blase mit ihrer Wurzel im galaktischen Zentrum ist, die durch Energieeinspritzung aufgeblasen wurde.
Die Grenze der südlichen Blase ist nicht so klar definiert wie die der nördlichen Blase. Aufgrund schwächerer Röntgenstrahlung und einiger komplizierter Merkmale im Radiospektrum scheint sie länglicher und weniger geneigt als die nördliche Blase. Daher kann nicht bestimmt werden, ob die oben erwähnte südliche „Tasse“ offen ist oder ob sie sich tatsächlich zu einer Blase verschließt.
Die relative Einfachheit der verwendeten visuellen Methodik zeige, dass man, so Liu, „zur Lösung eines Problems nicht unbedingt einen Doktortitel, sondern eine Idee brauche.“
Mehr Informationen:
Teng 腾 Liu 刘 et al, Morphologische Beweise dafür, dass es sich bei den eROSITA-Blasen um riesige, weit entfernte Strukturen handelt, Die Briefe des Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad47e0
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