Med hjälp av NASA:s Chandra röntgenobservatorium har astronomer lokaliserat en avgasöppning fäst vid en "skorsten" av het gas som blåser bort från mitten av Vintergatans galax. Deras artikel som beskriver dessa resultat publiceras i The Astrophysical Journal .
Utbrott från det supermassiva svarta hålet i Vintergatans centrum som kallas Sagittarius A* (förkortat Sgr A*) kan ha skapat denna skorsten och avgasöppning.
Skorstenen och ventilen är cirka 26 000 ljusår från jorden. Skorstenen börjar i mitten av galaxen och står vinkelrätt mot Vintergatans spiralskiva. Astronomer hade tidigare identifierat skorstenen med hjälp av röntgendata från Chandra och XMM-Newton, ett ESA-uppdrag (European Space Agency) med bidrag från NASA. Radioemission detekterad av MeerKAT-radioteleskopet visar effekten av magnetiska fält som omsluter gasen i skorstenen.
De senaste Chandra-data avslöjar flera röntgenryggar ungefär vinkelräta mot galaxens plan. Forskare tror att det här är väggarna i en tunnel, formad som en cylinder, som hjälper till att tratten het gas när den rör sig uppåt längs skorstenen och bort från Galactic Center. Den nyupptäckta öppningen ligger nära toppen av skorstenen cirka 700 ljusår från galaxens centrum.
"Vi misstänkte att magnetfält fungerar som väggarna i skorstenen och att het gas färdas upp genom dem, som rök", säger Scott Mackey från University of Chicago, som ledde studien. "Nu har vi upptäckt en avgasventil nära toppen av skorstenen."
Teamet tror att avgasöppningen bildades när het gas som steg genom skorstenen träffade svalare gas som låg i dess väg. Ljusstyrkan hos avgasventilernas väggar i röntgenstrålar orsakas av chockvågor - liknande ljudbommar från överljudsplan - som genereras av denna kollision. Den vänstra sidan av avgasventilen är troligen särskilt ljus eftersom gasen som strömmar uppåt träffar tunnelväggen i en mer direkt vinkel och med mer kraft än andra regioner.
Författarna till studien tror att den heta gasen med största sannolikhet kommer från en sekvens av händelser som involverar material som faller in i Sgr A* och sedan utbrott från det svarta hålet som driver gasen uppåt längs skorstenen och ut genom avgasventilen. De vet dock inte exakt hur ofta det svarta hålet matas.
Tidigare studier har indikerat att dramatiska röntgenflammor äger rum med några hundra års mellanrum vid eller nära platsen för det centrala svarta hålet, så de kan spela en viktig roll för att driva den heta gasen uppåt genom avgasventilen. Astronomer uppskattar också att det galaktiska svarta hålet sliter isär och sväljer en stjärna vart 20 000:e år eller så. Sådana händelser skulle leda till kraftfulla, explosiva utsläpp av energi, varav mycket skulle vara avsett att stiga upp genom skorstensöppningarna.
"Vi är inte säkra på om denna energi och värme upphettas av att en stor mängd material dumpas på Sgr A* på en gång, som ett gäng stockar som dumpas på en eld", säger medförfattaren Mark Morris vid University of Kalifornien, Los Angeles. "Eller det kan komma från att flera små laster matas in i det svarta hålet som liknar tända som regelbundet slängs in."
Partiklarna och energin i ventilen ger ledtrådar om ursprunget till två mystiska och mycket större strukturer runt Vintergatans centrum:Fermi-bubblorna som ses i gammastrålar av NASA:s Fermi Gamma-ray Space Telescope och eROSITA-bubblorna, upptäckt av ESA:s nyaste röntgenteleskop. Båda dessa är par av strukturer som sträcker sig tusentals ljusår bort från galaxens centrum. De ger viktig information om tidigare explosiv aktivitet nära galaxens mitt.
Fermi- och eROSITA-bubblorna är båda i linje med skorstenens riktning och en andra röntgenskorsten som börjar i galaxens centrum och pekar i motsatt riktning. Trattens effekter av avgasventilen nära toppen av skorstenen kan hålla den heta gasen fokuserad när den färdas uppåt, vilket hjälper till att bilda bubblornas sammanhängande struktur.
"Ursprunget till Fermi-bubblorna och eROSITA-bubblorna är några av de största mysterierna som studier av högenergistrålningen från vår galax möter", säger medförfattaren Gabriele Ponti från det italienska nationella institutet för astrofysik i Merate. "Vi har upptäckt en liten struktur som kan spela en stor roll i skapandet av dessa gigantiska bubblor."
Mer information: Scott C. Mackey et al, röntgenstrålar från en central "utblåsningsventil" i Galactic Center Chimney, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad3248
Journalinformation: Astrophysical Journal Letters , arXiv , Astrofysisk tidskrift
Tillhandahålls av Chandra X-ray Center
