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COS观察发现费米气泡以每小时200万英里的速度移动

发布日期:2018-05-16

使用哈勃的宇宙起源光谱图,在西雅图举行的第225届美国天文学会会议上提出的新研究揭示了费米气泡中气体的速度和成分。 /

当我们最早的人类祖先掌握直立行走时,我们银河系的心脏经历了一次巨大的爆发,以每小时200万英里的速度向外驱动气体和其他物质。

现在,至少在200万年后,天文学家正在目睹这次爆炸的后果:在我们银河系的飞机上空和下方高出约三万光年的气体云层。

这个巨大的结构在五年前被发现为银河中心方向上的天空中的伽马射线。此后,天文学家观测到X射线和无线电波中的气球状特征,但需要美国宇航局的哈勃太空望远镜首次测量神秘叶的速度和组成。他们现在试图计算从星系中吹出的物质的质量,这有助于确定爆发的原因。

尽管天文学家已经看到从其他星系核心吹出的气态带电粒子流,但这是一个独特的机会,可以近距离观察我们星系自己的烟花。

该研究的首席研究员,马里兰州巴尔的摩空间望远镜科学研究所的安德鲁福克斯说:“当你观察其他星系的中心时,外流看起来要小得多,因为星系距离更远。 “但是我们所看到的流出的云只有25,000光年远离我们的星系。我们有前排座位。我们可以研究这些结构的细节。我们可以看看这些气泡有多大,并可以衡量它们覆盖的天空多少。“

福克斯的结果将发表在“天体物理学报”上,并将在美国华盛顿州西雅图的天文学会会议上发表。

被称为费米泡泡的巨型裂片最初被美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜发现。高能伽玛射线的探测表明,星系核心的暴力事件猛烈地将激发的气体发射到太空。

为了提供更多关于外流的信息,福克斯使用哈勃望远镜的宇宙起源光谱仪(COS)来研究远处类星体的紫外光,这是一个明亮的活动核的星系,位于北部气泡的底部。在光线穿过叶片时印上的是有关气泡内膨胀气体的速度,成分和温度的独特信息。

福克斯的团队能够测量靠近地球的气泡侧面的气体正在向我们移动,而远侧的气体正在走开。 COS光谱表明,天然气以每小时200万英里或300万公里的速度从银河系中心冲出。

“这正是我们知道如果这是两极流出的话我们会得到的签名,”科学论文的合着者,太空望远镜科学研究所的荣蒙博尔托洛伊解释说。 “这是我们对银河中心最接近的视线,我们可以看到泡沫向外吹出并被激活。”

COS观测还可以测量在气体云中被冲走的物质的组成。 COS检测到硅,碳和铝,表明该气体富含明星内部产生的重元素,并代表了恒星形成的古代残余物。

COS测量的气体温度约为17,500华氏度,比出口处的大部分超热气体要冷得多,据估计温度约为1800万华氏度。 “我们正在看到较冷的天然气,也许我们银河系盘中的星际气体被卷入这种热流出,”福克斯解释说。

这是对20个遥远类星体进行的一项调查的第一个结果,这些类星体的光线通过内部或外部的费米气泡外部的气体 - 就像穿透气球的针。对全部光谱样本的分析将产生被喷射的质量数量。然后天文学家可以比较出流质量和气泡中不同位置处的速度,以确定驱动爆发所需能量的数量,并可能确定爆炸事件的起源。

外流的一个可能原因是银河系中心附近出现了一颗制造超新星爆炸气体的明星狂潮。另一种情况是一颗恒星或一群落在银河系超大质量黑洞上的恒星。当发生这种情况时,被黑洞过度加热的气体被深深地射入太空。

由于气泡比我们银河系的年代年轻,并且被认为是短命现象,所以这些气泡可能是银河系历史上重复事件的证据。无论触发是什么,它都可能发生在偶然的情况下,也许只有当黑洞吞噬了一堆物质时才会发生。

“看起来外​​流是一个呃逆,”福克斯说。 “可能有多次喷出的材料被炸毁,我们正在捕获最新的。通过研究我们的计划中其他类星体的光线,我们可能能够探测到以前流出的古代遗迹。“

银河风在星系形成的星系中很常见,例如M82,它正在疯狂地制造星星。 “看起来恒星形成的数量与这些外流是否发生有联系,”福克斯说。 “尽管目前银河系一般每年产生一到两颗恒星,但星系核心附近存在高度恒星形成。”

哈勃太空望远镜是美国宇航局和欧洲航天局之间的国际合作项目。美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理望远镜。哈勃太空望远镜科学研究所(STScI)在巴尔的摩进行哈勃科学行动。由美国华盛顿天文学研究大学协会为NASA运营STScI。

美国宇航局正在探索我们的太阳系,并探索宇宙和我们在其中的位置。我们试图揭开我们的宇宙的秘密,它的起源和演变,并寻找星星之间的生活。

出版物:接受天体物理学杂志

PDF研究副本:在紫外吸收中探测费米气泡:银河系双锥核流出的光谱特征

来源:NASA总部Felicia Chou

图片:NASA,ESA,A. Fox和A. Feild(STScI)