Galaktiska skorstenar (gul-orange områden) är centrerade på det supermassiva svarta hålet i mitten av vår galax. (Detta är en falsk färgbild; vita fläckar indikerar fläckar där det inte är relaterade, ljusa röntgenkällor har tagits bort från bilden.) Kredit:Gabriele Ponti/MPE/INAF och Mark Morris/UCLA
Mitten av vår galax är en frenesi av aktivitet. Ett gigantiskt svart hål – fyra miljoner gånger så massivt som solen – spränger ut energi när det äter ner på interstellärt detritus medan grannstjärnor sprängs till liv och sedan exploderar.
Nu, ett internationellt team av astronomer har upptäckt två avgaskanaler - kallade "galaktiska centrumskorstenar" - som verkar leda bort materia och energi från det kosmiska fyrverkeriet i Vintergatans centrum, ca 28, 000 ljusår från jorden.
Mark Morris, en UCLA-professor i astronomi och astrofysik, bidragit till forskningen, som kommer att publiceras 21 mars i tidskriften Natur .
"Vi antar att dessa skorstenar är avgasventiler för all energi som frigörs i mitten av galaxen, " sa Morris.
Alla galaxer är gigantiska stjärnbildande fabriker, men deras produktivitet kan variera kraftigt – från en galax till en annan och till och med under loppet av varje galaxs livstid. En mekanism för att strypa takten i stjärnproduktionen är källan av materia och energi som piskas upp av det tunga svarta hålet som lurar i en galaxs centrum.
"Stjärnbildning bestämmer karaktären på en galax, " sade Morris. "Och det är något vi bryr oss om eftersom stjärnor producerar de tunga grundämnen som planeter – och liv – är gjorda av."
För att bättre förstå vad som blir av detta utflöde av energi, Morris och hans kollegor pekade på European Space Agencys XMM-Newton-satellit, som upptäcker kosmisk röntgenstrålning, mot mitten av Vintergatan. Eftersom röntgenstrålar sänds ut av extremt het gas, de är särskilt användbara för att kartlägga energiska miljöer i rymden.
I bilder som de samlade från 2016 till 2018 och 2012, forskarna hittade två plymer av röntgenstrålar - de galaktiska centrumskorstenarna - som sträckte sig i motsatta riktningar från galaxens centrala nav. Varje plym har sitt ursprung inom cirka 160 ljusår från det supermassiva svarta hålet och sträcker sig över 500 ljusår.
Skorstenarna ansluter till två gigantiska strukturer som kallas Fermi-bubblorna, hålrum uthuggna ur gasen som omsluter galaxen. Bubblorna, som är fyllda med höghastighetspartiklar, gå över mitten av galaxen och sträck dig i 25, 000 ljusår åt båda hållen. Vissa astronomer misstänker att Fermi-bubblorna är reliker av massiva utbrott från det supermassiva svarta hålet, medan andra tror att bubblorna blåses ut av horder av nyfödda stjärnor. Hur som helst, skorstenarna kan vara de kanaler genom vilka höghastighetspartiklar kommer dit.
Att förstå hur energi tar sig från en galax centrum till dess yttre gränser kan ge insikter om varför vissa galaxer sprängs av stjärnbildning medan andra är vilande.
"I extrema fall, den energikällan kan antingen utlösa eller stänga av stjärnbildningen i galaxen, " sa Morris.
Vår galax är inte riktigt så extrem – andra galaxer har fontäner som drivs av centrala svarta hål som väger tusen gånger mer än vår – men Vintergatans centrum ger en närmare titt på vad som kan hända i galaxer som är mer energiska.
"Vi vet att utflöden och vindar av material och energi som kommer från en galax är avgörande för att skulptera och förändra den galaxens form över tid - de är nyckelspelare i hur galaxer, och andra strukturer, bildas och utvecklas genom hela kosmos, " sa huvudförfattaren Gabriele Ponti från Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics i Garching, Tyskland. "Lyckligtvis, vår galax ger oss ett närliggande laboratorium för att utforska detta i detalj, och undersöka hur material flödar ut i utrymmet runt oss."
Morris sa att centrumen för de närmaste galaxerna är hundratals till tusentals gånger längre bort än våra egna. "Mängden energi som kommer ut från mitten av vår galax är begränsad, men det är ett riktigt bra exempel på ett galaktiskt centrum som vi kan observera och försöka förstå, " han sa.