發現與銀河系中心相連的「煙囪排氣口」

作者 | 發布日期 2024 年 05 月 18 日 0:00 | 分類 天文 line share follow us in feedly line share
發現與銀河系中心相連的「煙囪排氣口」


天文學家利用 NASA 錢卓拉 X 射線太空望遠鏡,找到與銀河系中心相連的「煙囪排氣口」,讓熱氣體由銀河中心排出,可能是由銀河系中心超大質量黑洞「人馬座 A*」(Sgr A*)製造。

煙囪距離地球約26,000光年,始於銀河中心,與銀河系盤面垂直。天文學家之前用錢卓拉和歐洲太空總署XMM-Newton太空望遠鏡X射線數據辨識出煙囪。南非MeerKAT電波望遠鏡也檢測到無線電來源,顯示封閉在煙囪氣體周圍的磁場結構。

最新錢卓拉數據顯示幾條大致垂直銀河盤面的X射線結構。研究員認為結構是煙囪的牆壁,形狀像個圓筒,幫助熱氣沿著煙囪往上升,遠離銀河中心。新發現排氣口也就是煙囪頂部,距離銀河中心約700光年,磁場應是煙囪的牆壁,熱氣通過它們上升,現在發現煙囪頂部排氣口,使煙囪結構更完整。

排氣口形成於通過煙囪上升的熱氣撞擊路上較冷氣體,排氣口牆壁在X射線的亮度是因碰撞產生的衝擊波,類似超音速飛機音爆。排氣口一邊特別明亮,可能是向上氣流與隧道壁更有力相撞。

▲ 銀河系中心附近區域X射線及電波觀測影像。底部最亮區塊是銀河系中心超大質量黑洞Sgr A*。從黑洞向上升起的藍色光柱(虛線輔助表示)稱為煙囪,由熱氣體形成。藍色柱子頂部附近有條淡藍色紋,稱為煙囪排氣口。小圖為錢卓拉觀測到的煙囪排氣口特寫。(Source:X-ray: NASA / CXC / Univ. of Chicago / S.C. Mackey et al.;Radio: NRF / SARAO / MeerKAT;Image Processing: NASA / CXC / SAO / N. Wolk)

熱氣體有可能來自一連串事件,首先有物質落入Sgr A*,然後黑洞爆發將熱氣體沿煙囪向上推動,最後從排氣口排出。不過不確定黑洞進食頻率,之前研究顯示,銀河系中央黑洞附近,每隔幾百年就會發生劇烈X射線閃焰,可能就是推動熱氣體通過排氣口向上的重要作用。

天文學家估計,銀河黑洞約每兩萬年會撕裂並吞噬一顆恆星,導致強大閃焰並釋放能量,大部分能量及熱氣體透過煙囪上升由排氣口排出。還是不確定這次觀察到熱量是哪次大量物質掉入Sgr A*激發,就像一堆木柴倒在火上,也有可能來自不斷餵給黑洞多個小物質,如定期扔進火中的細碎可燃物。

排氣口發現也提供銀河系中心周圍兩個神祕且遙遠的結構起源線索。NASA費米伽馬射線太空望遠鏡在伽馬射線觀察到費米氣泡和eROSITA偵測到eROSITA氣泡,兩者都是成對結構,延伸至銀河中心數千光年遠,提供銀河中心附近過去爆炸活動的重要訊息。

費米氣泡和eROSITA氣泡都與煙囪方向對齊。排氣口在煙囪頂部附近漏斗效應可能使熱氣體向上升時保持聚焦,有助形成連貫氣泡結構。費米氣泡和eROSITA氣泡起源是銀河系最大謎團之一,這次發現排氣口,可能是巨大氣泡形成時有重要作用的小結構。研究成果發表於《The Astrophysical Journal Letters》期刊。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:NASA

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