臺北市立天文科學教育館

天文學家利用NASA的錢卓拉X射線太空望遠鏡，找到一個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。這個煙囪排氣口，可能是由位於銀河系中心的超大質量黑洞，被稱為「人馬座A*」（簡稱為「Sgr A*」），所製造的。煙囪距離地球約26,000光年。它始於銀河中心，與銀河系盤面垂直。天文學家之前使用錢卓拉和歐洲太空總署的XMM-Newton太空望遠鏡提供的X射線數據識別出了這個煙囪。南非的MeerKAT電波望遠鏡也檢測到的無線電來源，並顯示了封閉在煙囪中的氣體周圍磁場結構。

最新的錢卓拉數據顯示了幾條大致垂直於銀河盤面的X射線結構。研究人員認為這些結構是煙囪的牆壁，形狀像一個圓筒，幫助將熱氣沿著煙囪向上移動，遠離銀河中心。新發現的排氣口，也就是煙囪頂部，距離銀河中心約700光年。研究人員認為磁場是煙囪的牆壁，熱氣通過它們上升，現在我們發現了煙囪頂部的排氣口，使整個煙囪結構的發現更加完整。排氣口形成於通過煙囪上升的熱氣撞擊了其路徑上的較冷氣體。排氣口牆壁在X射線中的亮度是由於這種碰撞產生的衝擊波，類似於超音速飛機的音爆，引起的。排氣口的一邊特別明亮，可能是因為向上流動的氣體與隧道壁發生更有力的角度相撞。

圖說：這張圖片展示了銀河系中心附近區域的X射線及電波觀測影像。圖片底部最亮區塊是是我們銀河系中心的超大質量黑洞（Sgr A*）。從黑洞向上升起的藍色光柱（虛線輔助表示），被稱為煙囪，這個煙囪由熱氣體形成。在藍色柱子的頂部附近有一條淡藍色的條紋，被稱為煙囪排氣口。小圖展示了錢卓拉觀測到的煙囪排氣口的特寫圖像。Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Chicago/S.C. Mackey et al.; Radio: NRF/SARAO/MeerKAT; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

而熱氣體有可能來自一系列事件，首先有物質落入Sgr A*，然後黑洞的爆發將熱氣體沿著煙囪向上推動，最後通過排氣口排出。不過，我們不確定黑洞究竟被餵食的頻率。先前的研究表示，在銀河系中央黑洞的位置附近，每隔幾百年就會發生劇烈的X射線閃焰，因此這些閃焰可能在推動熱氣體通過排氣口向上方面起著重要作用。天文學家還估計，銀河黑洞大約每2萬年會撕裂並吞噬一顆恒星。這樣的事件將導致強大而閃焰並釋放能量，其中大部分能量及熱氣體將通過煙囪上升並由排氣口排出。然而，我們還是不確定這次觀察到的熱量是通過哪一次大量物質掉到Sgr A*上來激發的，就像一堆木柴被倒在火上一樣，它也有可能來自不斷向黑洞餵入多個小物質，就像定期扔進火中的細碎可燃物一樣。

「煙囪排氣口」相關片：

另外，排氣口的發現提供了有關銀河系中心周圍兩個神秘且遙遠的結構起源的線索。分別是NASA的費米伽馬射線太空望遠鏡在伽馬射線中觀察到的費米氣泡和eROSITA偵測到的eROSITA氣泡。這兩者都是成對的結構，延伸出距離銀河中心數千光年遠。它們提供了關於銀河中心附近過去爆炸活動的重要訊息。費米氣泡和eROSITA氣泡都與煙囪的方向對齊。排氣口在煙囪頂部附近的漏斗效應可能會使熱氣體在向上行進時保持聚焦，有助於形成氣泡的連貫結構。費米氣泡和eROSITA氣泡的起源是我們研究關於我們銀河系裡最大謎團之一。這次發現排氣口，可能是巨大氣泡在形成過程中發揮重要作用的小結構。相關研究成果發表於《The Astrophysical Journal Letters》期刊上（Mackey et al. 2024）。

（編譯／段皓元）

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資料來源：Chandra