Российские астрономы обнаружили в Туманности Андромеды гигантские области гамма-излучения, аналогичные «пузырям Ферми» в нашей Галактике.

В 2010 году при анализе данных, собранных космическим гамма-телескопом «Ферми» (НАСА), астрономы из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра обнаружили в нашей Галактике гигантские образования, испускающие гамма-излучение. Внешне они похожи на два огромных пузыря, расположенных по обе стороны от плоскости диска Млечного пути, и получили название «пузырей Ферми». Размер каждого пузыря составляет около 25 тысяч световых лет (напомним, что диаметр Млечного пути около 100 тысяч световых лет), а возраст оценивается от 2,5 до 4 миллионов лет. Стенки пузырей излучают в рентгеновском диапазоне.

«Пузыри Ферми» для нашей Галактики (вид сбоку). Показаны области рентгеновского (X-ray) и гамма-излучения (Gamma-ray) , а так же положение Солнца (Sun) (Иллюстрация NASA/DOE/Fermi LAT).

Расположение «пузырей Ферми» для Туманности Андромеды. Угловой размер пузырей 0,45 градуса (21 000 световых лет).

Происхождение этих образований однозначно не установлено, хотя выдвинуто несколько гипотез. Астрофизики называют в качестве возможных механизмов появления пузырей Ферми вспышку звездообразования или катаклизм, связанный со сверхмассивной черной дырой в центре галактики, взаимодействие космических лучей с веществом, окружающим видимый диск галактики (галактическим гало), и ее магнитным полем. В частности, пузыри могло породить столкновение высокоэнергичных потоков плазмы от черной дыры (джетов) с веществом, окружающим галактику.    

Существование пузырей Ферми в нашей Галактике приводит к естественному предположению о возможном существовании подобных структур и у иных галактик. Тем более, что об этом говорят некоторые наблюдения в других диапазонах. Напрашивающаяся мишень для их поиска – Туманность Андромеды (М31). Это не только крупнейшая галактика местной группы и одновременно самая близкая к Земле из крупных галактик, она имеет такую же спиральную форму, как и Млечный путь. 

Максим Пширков и Константин Постнов из Государственного астрономического института им. Штернберга МГУ вместе с Валерием Васильевым, представляющим Институт астрономии общества им. Макса Планка, используя данные наблюдений телескопа Ферми за все семь лет его существования (он запущен в 2008 году), произвели поиск областей гамма-излучения вокруг Туманности Андромеды и пришли к выводу, что около нее действительно существует структура, аналогичная «пузырям Ферми» в нашей Галактике.  Ее размеры тоже около 21-25 тысяч световых, а яркость даже выше, что легко объясняется наличием более массивной черной дыры в центре Андромеды. Анализируя особенности структуры и излучения пузырей, астрофизики пришли к выводу, что их происхождение не соответствует аннигиляции темной материи и взаимодействию космических лучей с веществом. Скорее всего, в их образовании «виновата» деятельность центральной сверхмассивной черной дыры или вспышка звездообразования. Результаты работы астрономы опубликовали в оксфордском журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Следует отметить, что поиск гамма-излучения от подобных образований крайне сложная задача, поскольку оно маскируется идущим со всех сторон фоновым гамма-излучением, которое возникает из-за взаимодействия частиц космических лучей с межзвездным газом. По имеющимся оценкам излучение гало нашей Галактики составляет лишь около 10% от внегалактического. Поэтому поиск пузырей у других галактик требует разработки очень тщательных математических алгоритмов очистки сигнала от фонового шума.

Кроме того, астрофизики предположили, что пузыри Ферми существуют у всех спиральных галактик, но окончательную ясность в этот вопрос внесут будущие наблюдения.