Estruturas gigantescas de gás quente acima e abaixo do disco gala¡ctico são provavelmente devido a ondas de choque geradas por atividades energanãticas passadas no centro de nossa gala¡xia.

A primeira pesquisa de canãu aberto realizada pelo telesca³pio de raios X eROSITA a bordo do observata³rio Spektrum-Roentgen-Gamma (SRG) revelou uma grande estrutura em forma de ampulheta na Via La¡ctea. Essas "bolhas eROSITA" mostram uma semelhança impressionante com as bolhas Fermi, detectadas háuma década com energias ainda mais altas. A explicação mais prova¡vel para essas caracteri­sticas éuma injeção massiva de energia do centro gala¡ctico no passado, levando a choques no envelope de gás quente de nossa gala¡xia.

Os astrônomos detectaram uma nova caracterí­stica nota¡vel no primeiro mapa de levantamento de todo o canãu produzido pelo telesca³pio de raios-X eROSITA no SRG: uma enorme estrutura circular de gás quente abaixo do plano da Via La¡ctea ocupando a maior parte do canãu ao sul. Uma estrutura semelhante no canãu do norte, a "espora polar norte", éconhecida hámuito tempo e pensava-se que fosse o vesta­gio de uma velha explosão de supernova. Em conjunto, as estruturas do norte e do sul, em vez disso, são uma reminiscaªncia de um aºnico conjunto de bolhas em forma de ampulheta emergindo do centro gala¡ctico.

"Graças a  sua sensibilidade, resolução espectral e angular, a eROSITA foi capaz de mapear todo o canãu de raios-X a uma profundidade sem precedentes, revelando a bolha do sul sem ambiga¼idades", explica Michael Freyberg, um cientista saªnior que trabalha com eROSITA no Instituto Max Planck para Fa­sica Extraterrestre (MPE). A eROSITA faz a varredura de todo o canãu a cada seis meses e os dados permitem que os cientistas procurem estruturas que cobrem uma parte significativa de todo o canãu.

A emissão de raios-X em grande escala observada pela eROSITA em sua banda de energia média (0,6-1,0 keV) mostra que o tamanho intra­nseco das bolhas éde vários quiloparsecs (ou até50.000 anos-luz) de dia¢metro, quase tão grande quanto todo o Milky Maneira. Essas 'bolhas eROSITA' mostram semelhanças morfola³gicas impressionantes com as conhecidas "bolhas de Fermi" detectadas em raios gama pelo telesca³pio Fermi, mas são maiores e mais enanãrgicas.

"Os contornos na­tidos dessas bolhas provavelmente trazm choques causados ​​pela injeção massiva de energia da parte interna de nossa gala¡xia no halo gala¡ctico", aponta Peter Predehl, primeiro autor do estudo agora publicado na Nature. "Tal explicação foi sugerida anteriormente para as bolhas de Fermi, e agora com eROSITA sua extensão total e morfologia tornaram-se evidentes."

Esta descoberta ajudara¡ os astrônomos a entender o ciclo ca³smico da matéria dentro e ao redor da Via La¡ctea e outras gala¡xias. A maior parte da matéria comum (baria´nica) do Universo éinvisível aos nossos olhos, com todas as estrelas e gala¡xias que observamos com telesca³pios a³pticos compreendendo menos de 10% de sua massa total. Espera-se que grandes quantidades de matéria baria´nica não observada residam em halos taªnues enrolados como casulos ao redor das gala¡xias e os filamentos entre elas na teia ca³smica. Esses halos são quentes, com uma temperatura de milhões de graus, e, portanto, apenas visa­veis com telesca³pios sensa­veis a  radiação de alta energia.

As bolhas agora vistas com eROSITA trazm distúrbios neste envelope de gás quente ao redor de nossa Via La¡ctea, causados ​​por uma explosão de formação de estrelas ou por uma explosão de um buraco negro supermassivo no centro da gala¡xia. Embora dormente agora, o buraco negro poderia muito bem ter estado ativo no passado, ligando-o a núcleos gala¡cticos ativos (AGN) com buracos negros de rápido crescimento vistos em gala¡xias distantes. Em qualquer dos casos, a energia necessa¡ria para alimentar a formação dessas bolhas enormes deve ter sido enorme em 10 ^ 56 ergs, equivalente a  liberação de energia de 100.000 supernovas, e semelhante a s estimativas de explosaµes de AGN.

"As cicatrizes deixadas por essas explosaµes demoram muito para cicatrizar nesses halos", acrescenta Andrea Merloni, Pesquisadora Principal da eROSITA. "Os cientistas tem procurado as impressaµes digitais gigantescas de tal atividade violenta passada em torno de muitas gala¡xias no passado." As bolhas eROSITA agora fornecem forte suporte para interações em grande escala entre o núcleo da gala¡xia e o halo ao seu redor, que são energanãticas o suficiente para perturbar a estrutura, o conteaºdo de energia e o enriquecimento qua­mico do meio circungala¡ctico da Via La¡ctea.

"A eROSITA estãoatualmente concluindo a segunda varredura de todo o canãu, dobrando o número de fa³tons de raios-X provenientes das bolhas que descobriu", aponta Rashid Sunyaev, Cientista-chefe do Observatório SRG na Raºssia. "Temos muito trabalho pela frente, porque os dados da eROSITA permitem destacar muitas linhas espectrais de raios-X emitidas por gás altamente ionizado. Isso significa que a porta estãoaberta para estudar a abunda¢ncia de elementos qua­micos, o grau de ionização, a densidade e temperatura do gás que emite nas bolhas, e para identificar as localizações das ondas de choque e estimar escalas de tempo caracterí­sticas. "

O Instituto de Astronomia e Astrofísica (IAAT) da Universidade de Ta¼bingen éuma das instituições centrais do consãorcio alema£o eRosita; ela esteve envolvida no desenvolvimento de sete ca¢meras do telesca³pio e outras atividades de pré-lana§amento, incluindo a avaliação do fundo em a³rbita e simulações do observata³rio em ação. Desde o ini­cio da pesquisa, os cientistas de Ta¼bingen tem trabalhado na análise dos dados conforme eles chegam, com foco em objetos gala¡cticos, como estrelas de naªutrons que se acumulam, buracos negros, restos de supernova e, éclaro, as bolhas eRosita recanãm-descobertas.

“Estamos apenas comea§ando a estudar esta estrutura gigantesca em detalhes e mais luz carregando pedaço s extras de informação estãochegando todos os dias conforme a pesquisa avana§a. Em breve seremos capazes de sondar as condições físicas em várias partes das bolhas. Isso éalgo apenas eRosita pode fazer, e algo que esperana§osamente nos permitira¡ entender melhor o presente e o passado de nossa própria gala¡xia e de outras gala¡xiasonde várias formas da atividade do núcleo da gala¡xia são observadas ", diz Victor Doroshenko, cientista saªnior da IAAT." O que mais me impressiona sobre esta estrutura éo quanto vasta ela anã, e que permaneceu despercebida durante a maior parte de nossa história. Isso porque apenas uma visão de raio-X de todo o canãu poderia revelar uma estrutura tão grande, e isso érealmente desafiador e envolve enormes desafios técnicos que não puderam ser superados atérecentemente. Mesmo agora, projetos dessa escala exigem um esfora§o conjunto de muitas instituições e nações, e estou feliz que a IAAT possa se manter competitiva aqui ", acrescenta Doroshenko.

O telesca³pio de raios-X eROSITA foi lana§ado ao espaço a bordo da missão Spektr-RG em 13 de julho de 2019. Sua grande área de coleta e amplo campo de visão são adequados para um levantamento profundo de raios-X em todo o canãu. Ao longo de seis meses (dezembro de 2019 - junho de 2020) SRG / eROSITA concluiu a primeira pesquisa de todo o canãu com energias de 0,2-8 keV, significativamente mais profunda do que a única pesquisa existente de todo o canãu com um telesca³pio de imagem de raios-X, realizada pela ROSAT em 1990 com energias de 0,1-2,4 keV.

Uma análise preliminar do mapa do canãu do primeiro levantamento global da eROSITA indica que mais de um milha£o de fontes pontuais de raios-X e cerca de 20.000 fontes estendidas foram detectadas. Isso écompara¡vel a, e de fato pode exceder, o número total de fontes de raios-X conhecidas antes do eROSITA. Cerca de 80% das fontes pontuais são núcleos gala¡cticos ativos distantes (AGN), mas também hácerca de 20% de estrelas coronais ativas na Via La¡ctea, incluindo cerca de 150 estrelas hospedeiras de planetas.