Вести из институтов
Загадка Северного Полярного Шпура
В 50-х и 60-х годах прошлого века первые обзоры неба в радиодиапазоне обнаружили высоко над плоскостью Галактики загадочную яркую структуру, протяжённостью во многие десятки градусов. По виду напоминающая арку, она получила название Северный Полярный Шпур (North Polar Spur). И уже более шестидесяти лет продолжаются споры о её происхождении. Диапазон гипотез необычайно широк: от относительно близкого остатка вспышки сверхновой (на расстоянии 100 парсек) до следов активности сверхмассивной чёрной дыры в центре Галактики на расстоянии, в сто раз большем (10 000 парсек).
Спектр и поляризация радиоизлучения однозначно указывают, что это синхротронное излучение релятивистских электронов, движущихся в магнитном поле, которое ориентировано вдоль границы Шпура. Похожими свойствами обладает радиоизлучение остатков вспышек сверхновых. В этих объектах взрыв звезды создаёт ударную волну, которая ускоряет электроны до релятивистских энергий и генерирует магнитное поле. Но размеры Шпура на небе превосходят все известные остатки вспышек сверхновых, и если это действительно остаток сверхновой, согласно гипотезе, то он должен располагаться очень близко — настолько, что его угловой размер в сотни раз превышал бы видимый размер Луны.
Если же, согласно другой гипотезе, Шпур — это результат активности сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики, то для обеспечения той же видимой яркости надо, чтобы и объём горячего газа, и необходимое количество энергии увеличились в миллионы раз. Такое расхождение в оценках расстояния напоминает рассказ «Сфинкс» Эдгара По, когда бабочка на оконном стекле воспринималась как гигантское чудовище, ползущее по холму.
В последние годы многие астрофизики поддерживают вторую гипотезу. Большую роль в этом сыграли открытия так называемых пузырей Ферми в гамма- и пузырей еРОЗИТЫ в рентгеновском диапазонах. Эти структуры прилегают к Северному Полярному Шпуру и окружают центральную область Галактики. В радио- и рентгеновских лучах они заметно менее яркие, чем Шпур. И тем не менее связь Шпура именно с активным энерговыделением в центре Галактики пока остаётся гипотезой.
Астрофизики ИКИ РАН Евгений Чуразов, Ильдар Хабибуллин, Рашид Сюняев с коллегами из Института астрономии РАН, Института прикладной физики РАН и Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН предложили новую модель происхождения Северного Полярного Шпура. Исследуя его рентгеновское излучение по данным телескопа СРГ/еРОЗИТА, астрофизики искали ответ на вопрос, почему Шпур настолько ярче других галактических структур на небе? Что ещё есть особенного в Галактике вблизи Шпура? Они обратили внимание, что в диске Галактики в направлении на «основание» Шпура находится несколько областей очень активного звездообразования.
Многочисленные взрывы сверхновых здесь, то есть в сравнительно компактной области, приводят к появлению пузырей горячей плазмы, которые способны подниматься над диском Галактики за счёт плавучести (силы Архимеда), как, например, поднимается горячий дым из трубы паровоза или завода. В этой модели «дым» происходит от одной из многих областей звездообразования в Галактике, но самой мощной. Он имеет температуру в несколько миллионов градусов и обогащён такими элементами, как кислород, неон, железо, синтезированными во время взрывов сверхновых. При столь высоких температурах атомы этих элементов сильно ионизованы и активно излучают в резонансных рентгеновских линиях многозарядных ионов, что и делает Шпур столь ярким в рентгеновском диапазоне.