Ve fyzice a ve vědě obecně už to tak bývá, že když zodpovíme nějakou otázku, spousta jiných se vynoří. Přesto je pochopitelně nesmírně pozitivní, že se nám občas podaří nějaký dlouho nevyřešený problém objasnit. Něco podobného se děje možná právě teď. Japonský fyzik Jutaka Fujita publikoval odbornou práci v níž vysvětluje záhadu takzvaných Fermiho bublin. Zatím je samozřejmě příliš brzy na komplexní zhodnocení správnosti jeho myšlenky, přesto neuškodí si ji stručně představit.

Fermiho bubliny

Fermiho gama observatoř
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Americká agentura NASA vypustila v červnu 2008 do kosmického prostoru gama observatoř Fermi. Ta začala brzy zásobovat fyziky převratnými pozorováními a objevy. Proto velmi rychle zaujala přední místo mezi nejvýznamnějšími fyzikálními observatořemi současnosti umístěnými v kosmickém prostoru.

V listopadu 2010 oznámil vědecký tým mise důležitý a poněkud překvapivý objev tzv. Fermiho bublin. Jedná se o obrovské oblasti emitující gama a rentgenové záření. Tyto bubliny se nenachází v rovině Mléčné dráhy, ale táhnou se z galaktického jádra 25 000 světelných let nad a pod galaktický disk. Poznamenejme jen, že poloměr Mléčné dráhy je něco přes 50 000 světelných let, bubliny mají tedy rozměr téměř čtvrtiny průměru celé Galaxie.

Fermiho bubliny nad a pod rovinou galaxie, která je jasně viditelná v polovině obrázku. Uprostřed galaktického disku je patrné velmi jasné centrum galaxie, odkud Fermiho bubliny vystupují. Na okraji Fermiho bublin vidíme modře emise rentgenového záření. Růžově potom lze spatřit emise gama záření.
Zdroj: https://scx1.b-cdn.net/

Jak víme z dat kosmických observatoří, mají bubliny přibližně kulový tvar. Na jejich okrajích v oblasti přilehlé k centru Galaxie můžeme vidět emise rentgenového záření, uprostřed bublin a na okrajích dále od jádra potom pozorujeme gama záření. Původ těchto bublin byl pro astronomy velká záhada. Přestože jde o takto rozměrné objekty, nepodařilo se astronomům dlouho odhalit jejich původ.

Vysvětlení je na světě?

Naše vlastní černá díra Sagittarius A* na snímku ze soustavy radioteleskopů Event Horozon Telescope.
Zdroj: https://cd1.incdatagate.cz/

Odborníci navrhli celou řadu hypotéz, které měly objasnit, odkud se tyto zvláštní útvary vzaly. Mnohé návrhy měly ale jedno společné, centrální supermasivní černou díru Sagittarius A*. Ta by totiž mohla být vhodným kandidátem pro vznik detekovaných emisí. Někteří operovali s explozivní aktivitou černé díry, jiní upřednostňovali větry uvolňované černou dírou. Další skupina fyziků pracovala s myšlenkou, že emise způsobuje překotná tvorba hvězd probíhající v centru Galaxie. Odlišit tyto varianty není zcela snadné, naštěstí již máme kromě měření Fermiho observatoře i data z dalších družic, třeba Japonské Suzaku, které nám umožní porovnat pozorování s teoretickými modely.

Jutaka Fujita
Zdroj: https://www.comp.tmu.ac.jp/

Výše zmíněný astrofyzik Jutaku Fujita provedl v japonském hlavním městě Tokiu na místní Metropolitní univerzitě numerické simulace a dospěl k jednoznačnému závěru. Fermiho bubliny jsou tvořeny větry proudícími z centra Mléčné dráhy daleko nad a pod galaktickou rovinu. Tyto větry mají rychlost kolem 1 000 km/s a jsou aktivní nejméně posledních 10 milionů let. Jedná se o proudy nabitých částic, které nad a pod galaktickým diskem interagují s materiálem galaktického hala, jenž je jimi strháván. To vyvolává zpětný ráz, přičemž Fermiho bubliny jsou oblasti uvnitř rázové vlny. Za těmito tajemnými oblastmi tedy zřejmě skutečně stojí supermasivní černá díra, jak si spoustu astrofyziků myslelo.

Schéma ukazující Fermiho bubliny a směr galaktických větrů. Schéma není ve správném měřítku.
https://www.techexplorist.com/

Simulace Fujity současně ukázala, že náhlé katastrofické události v centru Mléčné dráhy, například různé exploze, nemohou Fermiho bubliny plně vysvětlit. Data z Fermiho teleskopu bohužel nejsou s touto hypotézou v souladu. Pro komplexní popis musíme použít nějaký stálý a stabilní mechanismus, jako právě popsané vanutí větrů nabitých částic. Simulace mimo jiné také říká, že proudy způsobující Fermiho bubliny jsou dosti podobné výronům hmoty pozorovaným i u jiných vzdálenějších galaxií.

Závěr

Dnes zmiňovaný článek Fujity ještě musí projít recenzním řízením a mohou se vyskytnout i data zpochybňující jeho tvrzení. Přesto jde o první solidní vysvětlení podstaty Fermiho bublin. Až dosud neměl problém rozumné a jasné řešení. Uvidíme jak nové vysvětlení obstojí v dalších letech.

Doporučené a použité zdroje

• Skupina teoretické astrofyziky na Metropolitní univerzitě v Tokiu: https://www.comp.tmu.ac.jp/tap-phys/en/index.html
• Fermi NASA Goddard: https://fermi.gsfc.nasa.gov/
• Fermi NASA: https://www.nasa.gov/content/fermi-gamma-ray-space-telescope

Zdroje obrázků

• https://www.stsci.edu/~afox/group/images/fb-angle.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b7/Fermi_Gamma-ray_Space_Telescope_spacecraft_model.png
• https://scx2.b-cdn.net/gfx/news/hires/2022/gamma-rays-from-a-dwar.jpg
• https://cd1.incdatagate.cz/images/1ed56585-47e5-6544-aaf9-575dc9cded0d/720×405.jpg
• https://www.comp.tmu.ac.jp/tap-phys/images/fujita.jpg
• https://www.techexplorist.com/wp-content/uploads/2022/12/Fermi-bubbles-696×392.jpg