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发现与银河系中心相连的“烟囱排气口”

2024-5-17 未解之谜网

天文学家利用NASA 钱卓拉X射线太空望远镜,找到与银河系中心相连的“烟囱排气口”,让热气体由银河中心排出,可能是由银河系中心超大质量黑洞“人马座A*”(SgrA*)制造。

烟囱距离地球约26,000光年,始于银河中心,与银河系盘面垂直。天文学家之前用钱卓拉和欧洲太空总署XMM-Newton太空望远镜X射线数据辨识出烟囱。南非MeerKAT电波望远镜也检测到无线电来源,显示封闭在烟囱气体周围的磁场结构。

最新钱卓拉数据显示几条大致垂直银河盘面的X射线结构。研究员认为结构是烟囱的墙壁,形状像个圆筒,帮助热气沿著烟囱往上升,远离银河中心。新发现排气口也就是烟囱顶部,距离银河中心约700光年,磁场应是烟囱的墙壁,热气通过它们上升,现在发现烟囱顶部排气口,使烟囱结构更完整。

排气口形成于通过烟囱上升的热气撞击路上较冷气体,排气口墙壁在X射线的亮度是因碰撞产生的冲击波,类似超音速飞机音爆。排气口一边特别明亮,可能是向上气流与隧道壁更有力相撞。

银河系中心附近区域X射线及电波观测影像。底部最亮区块是银河系中心超大质量黑洞SgrA*。从黑洞向上升起的蓝色光柱(虚线辅助表示)称为烟囱,由热气体形成。蓝色柱子顶部附近有条淡蓝色纹,称为烟囱排气口。小图为钱卓拉观测到的烟囱排气口特写。(Source:X-ray:NASA/CXC/Univ.ofChicago/S.C.Mackeyetal.;Radio:NRF/SARAO/MeerKAT;ImageProcessing:NASA/CXC/SAO/N.Wolk)

热气体有可能来自一连串事件,首先有物质落入SgrA*,然后黑洞爆发将热气体沿烟囱向上推动,最后从排气口排出。不过不确定黑洞进食频率,之前研究显示,银河系中央黑洞附近,每隔几百年就会发生剧烈X射线闪焰,可能就是推动热气体通过排气口向上的重要作用。

天文学家估计,银河黑洞约每两万年会撕裂并吞噬一颗恒星,导致强大闪焰并释放能量,大部分能量及热气体透过烟囱上升由排气口排出。还是不确定这次观察到热量是哪次大量物质掉入SgrA*激发,就像一堆木柴倒在火上,也有可能来自不断喂给黑洞多个小物质,如定期扔进火中的细碎可燃物。

排气口发现也提供银河系中心周围两个神秘且遥远的结构起源线索。NASA费米伽马射线太空望远镜在伽马射线观察到费米气泡和eROSITA侦测到eROSITA气泡,两者都是成对结构,延伸至银河中心数千光年远,提供银河中心附近过去爆炸活动的重要讯息。

费米气泡和eROSITA气泡都与烟囱方向对齐。排气口在烟囱顶部附近漏斗效应可能使热气体向上升时保持聚焦,有助形成连贯气泡结构。费米气泡和eROSITA气泡起源是银河系最大谜团之一,这次发现排气口,可能是巨大气泡形成时有重要作用的小结构。研究成果发表于《TheAstrophysicalJournalLetters》期刊。


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