eROSITA-Blasen in der Milchstraße sind groß und weit entfernt

Im Jahr 2020 entdeckten Astronomen eine große sanduhrförmige Struktur im oder nahe dem Zentrum unserer Galaxie, der Milchstraße. Zur Erklärung ihrer genauen Natur wurden verschiedene Hypothesen aufgestellt, die als „eROSITA-Blasen“ bezeichnet werden. Jetzt hat ein Team chinesischer und europäischer Forscher eine hochauflösende Karte der Region erstellt und herausgefunden, dass zwei der wichtigsten Merkmale nicht unabhängig voneinander sind.

Die eROSITA-Blasen werden als zweidimensionale Strukturen angesehen, die erstmals entdeckt wurden. Die Form von eROSITA ähnelte deutlich der der „Fermi-Blasen“, die aus dem galaktischen Zentrum hervortreten und ein Jahrzehnt zuvor entdeckt wurden.

Während die beiden Fermi-Blasen durch die Erfassung der von ihnen emittierten Gamma- und Röntgenstrahlen beobachtet wurden, galten die eROSITA-Blasen als weiche Röntgenstrahlen, hochenergetische Photonen, aber mit weniger Energie als Röntgenstrahlen, die zur Abbildung von Knochen verwendet werden, und viel weniger energiereich als Gammastrahlen Strahlen.

eROSITA-Blasen sind insgesamt größer und energiereicher als Fermi-Blasen, mit nahezu kreisförmigen Lappen über und unter der Ebene der Milchstraße, mit zwei markanten Merkmalen in der nördlichen Blase: dem Nordpolarsporn (NPS) und der Wolke aus Lotusblütenblättern. (LPC). Auf einer zweidimensionalen Röntgenkarte erscheinen diese als zwei separate Merkmale und könnten zwei separate dreidimensionale Strukturen sein, die zufällig eine zweidimensionale Blase bilden.

Zur Erklärung der eROSITA-Blasen wurden zwei widersprüchliche Hypothesen aufgestellt: entweder ein Paar riesiger Blasen im Maßstab von 10.000 Parsec, die vom galaktischen Zentrum geblasen werden, oder eine Struktur im Maßstab von 100 Parsec im Bereich der Sonne, die sich zufällig in befindet die Richtung des galaktischen Zentrums. (Ein Parsec entspricht 3,26 Lichtjahren.) Die dreidimensionale Struktur der Blasen von eROSITA ist unbekannt; Da sie zweidimensional sind, erscheinen sie als möglicher Schatten eines anderen Phänomens.

„Die in diesen beiden Bildern enthaltene Energie unterscheidet sich um drei bis vier Größenordnungen“, sagte Teng Liu, Astronom an der Universität für Wissenschaft und Technologie Chinas in Hefei und Hauptautor der neuen Studie. „Daher hat die Lösung wichtige Konsequenzen für die Struktur und Geschichte der Milchstraße.“

Obwohl die Astronomen die Entfernung zu den Röntgenemissionen der eROSITA-Blase nicht bestimmen konnten, haben sie die Entfernung zu den Staubwolken gemessen, die Teil der Milchstraße sind. Eine frühere von Liu geleitete Studie entdeckte tatsächlich drei isolierte Staubwolken in einer Entfernung von 500 bis 800 Parsec, deren Form perfekt mit den Röntgenschatten auf den Blasen von eROSITA übereinstimmte, was darauf hindeutet, dass die Blasen noch weiter entfernt sind. Eine Schockfront, die polarisierte Radiowellen aussendet, verbindet den Nordpolarsporn und die Lotuspedalwolke.

Diese Arbeit ergab auch, dass der äußere Rand der nördlichen Blase von eROSITA leicht als asymmetrisches dreidimensionales Muster erklärt werden kann, das im galaktischen Zentrum verwurzelt ist, und kam zu dem Schluss, dass die Größe der eROSITA-Blasen im galaktischen Zentrum etwa 10.000 Parsec beträgt.

Um dieses perspektivische Problem anzugehen, vermieden Liu und seine Kollegen die Analyse des Hauptkörpers der Blasen von eROSITA. Sie konzentrierten sich darauf, ob es sich bei den Blasen um eine riesige, weit entfernte Blase oder um eine kleine Struktur in der Nähe der Sonne handelt. Anstatt quantitative Berechnungen durchzuführen, „merken wir einfach einige morphologische Merkmale mit bloßem Auge“, sagte Liu, „deren Existenz ein starkes Argument für die Beantwortung der Frage darstellt.“

Insbesondere aus der projizierten Form der dreidimensionalen Staubwolken konnte geschlossen werden, dass NPS und LPC mindestens 1.000 Parsec voneinander entfernt waren. Im dunklen Bereich zwischen diesen beiden Strukturen wurden Funkemissionsbögen gefunden („dunkel“ bedeutet Abwesenheit von Röntgenstrahlen) und wurden der Stoßwelle von der Blasenfront zugeschrieben. Die Übereinstimmung zwischen dem äußeren Rand des NPS und dem LPC ermöglichte die Bestimmung des nördlichen Randes der Blase.

Diese Definition der Grenze kann leicht als Tangente an eine Sichtlinie des dreidimensionalen Schnittmodells beschrieben werden, die im galaktischen Zentrum verwurzelt ist. Die Gruppe kam zu dem Schluss, dass NPS und LPC keine unabhängigen und weit entfernten Einheiten seien, sondern aus einer einzigen riesigen Blase bestünden. Sie stellten fest, dass es sich bei der nördlichen Blase von eROSITA höchstwahrscheinlich um eine 10.000-Parsec-Blase handelt, deren Wurzel im galaktischen Zentrum liegt und die durch Energieinjektion geblasen wurde.

Die Grenze der südlichen Blase ist nicht so klar definiert wie die der nördlichen Blase; aufgrund schwächerer Röntgenemissionen und einiger komplexer im Radiospektrum beobachteter Merkmale erscheint sie länglicher und weniger geneigt als die nördliche Blase. Daher lässt sich nicht feststellen, ob der oben erwähnte südliche „Schnitt“ offen ist oder sich tatsächlich zu einer Blase zusammenschließt.

Die relative Einfachheit der verwendeten visuellen Methodik zeigt, dass man laut Liu „um ein Problem zu lösen, nicht unbedingt einen Doktortitel, sondern eine Idee braucht.“

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