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[宇宙天文] 科學家觀測到銀河系氣體噴泉:延伸達5萬光年

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發表於 2013-1-19 17:05:46 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
本帖最後由 Z370 於 2013-1-19 17:21 編輯

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銀河系中正在噴發的氣體“噴泉”(藍色區域)

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之前研究中繪製的“銀河系噴泉”

天文學家近日探測到一種來自銀河系中心的神秘帶電粒子,其噴射規模巨大,在地球天空上的延伸寬度約三分之二。研究者稱這些粒子流帶有巨大的能量,但不會對人類造成影響。研究者還成功繪製了銀河系中心的氣體“噴泉”圖,充滿帶電粒子的氣體從“噴泉”中向外噴發。

氣體“噴泉”圖根據澳大利亞帕克斯(Parkes)射電望遠鏡的數據繪製而成。來自澳大利亞、美國、意大利和荷蘭的天文學家都觀測到了粒子噴射流。他們的發現刊於近日的《自然》雜誌上。

研究團隊的領導者,來自澳大利亞科學與工業研究組織的埃托雷‧卡雷蒂(Ettore Carretti)博士說:“這些噴射流蘊含著相當驚人的能量,相當於超新星爆發所產生能量的100萬倍。”不過科學家稱這些粒子流不會對地球和太陽系造成威脅。

粒子噴流的速度大約為1000公里每秒。“對於天文學家來說,這種速度也相當快,”卡雷蒂博士說,“它們並不是朝著地球的方向,而是在銀道面(銀河系的主平面)上下形成對稱的兩部分。地球距離銀道面中的銀河系中心有3萬光年之遙,它們不會威脅到我們。”氣體“噴泉”的長度延伸達5萬光年,相當於銀河系直徑的一半。從地球上看,“噴泉”在天空中延伸的範圍約為三分之二。

在此之前,美國WMAP衛星和普朗克太空望遠鏡都觀測到了與粒子噴射流對應的微波“陰霾”。而早在2010年,美國航空航天局的費米太空望遠鏡就探測到了伽馬射線散發的區域,當時這些區域被稱為“費米氣泡”。然而,這些探測都未能提供輻射來源的確切方位,而帕克斯望遠鏡則做到了這一點。

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一個國際天文學團隊在最新一期《自然》期刊上發表報告說,他們觀測到銀河系中心存在一個巨大“能量噴泉”,散發著伽馬射線的大量氣體從那裡的超新星中噴發出來,其中的能量相當於100萬個超新星爆發所產生能量的總和。

來自澳大利亞、美國、意大利、荷蘭的天文研究者共同觀測到這一現象。他們在報告中說,這個“能量噴泉”已存在一億多年,它主要從銀河系中心的超新星中噴射出來,而不是此前所猜測的黑洞。研究人員通過大型天文望遠鏡獲取的圖像顯示,這個“能量噴泉”分上下對稱的兩部分,每一部分都寬達1.3萬光年,兩部分相加的長度則達到5萬光年,其中的氣體以時速360萬公裡向外噴發。氣體中充滿帶電粒子,蘊涵著海量的磁場能量,這也是為什麼這些氣體會不斷散發伽馬射線。

美國喬治亞大學(University of Georgia)天文學家David Henley等人利用歐洲太空總署(ESA)XMM-牛頓(XMM-Newton)X射線觀測衛星收集資料,終於發現銀河系中有熾熱氣體會從銀河盤面流入銀暈,之後逐漸冷卻成雲,又再落回銀盤的過程,很可能是超新星爆炸造成的,此過程同時對於整個銀河系和銀河系中的星際介質(interstellar medium,ISM)演化有很重要的影響。

銀河系中的星際介質是個相當複雜的動態系統,有處在不同相位(phase)的氣體,密度、溫度各異。而熱氣體(hot gas)、暖氣體(warm gas)和冷氣體(cold gas)等各種不同相位的星際介質其實會相互影響,使恆星誕生區成形或消滅,因而成為決定銀河系中整個恆星形成歷史的關鍵。

然而,質量最大的恆星終其一生、甚至在生命終點以超新星爆炸結束一生時,都會釋放大量能量,因而對星際介質有極深的影響。如能瞭解星際介質的結構和動力,便能反過來推測銀河系中恆星形成的過程,以及一般螺旋星系的演化狀況。

其中,熱氣體相位的星際介質,密度非常低(每立方公分0.01以下),但溫度高達絕對溫度數百萬度,因而得以發出X射線。科學家在1970年代X射線天文學開始發展之後,才發現這些熱氣體ISM的存在;從那時開始,科學家慢慢瞭解熱氣體相位在ISM中有非常吃重的演出,因為它幾乎能直接追蹤恆星或超新星等天體注入ISM的能量走向與變化。

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銀河系中熱氣噴泉可能是超新星爆發造成的。

超新星爆炸會加熱ISM,驅使熱氣體從銀盤流入銀暈,如同噴泉一樣,所以有「星系噴泉(galactic fountains)」之稱。星系噴泉使銀河系周圍都被熱氣體環繞,這種熱氣體暈在1990年代初期由ROSAT這顆X射線衛星首度觀測到,之後又在其他螺旋星系周圍觀測到類似的熱氣體暈。

當熱氣體從銀盤向上或向下注入銀暈,高度可達數千秒差距(pc,1pc=3.26光年),但溫度隨著發出輻射而逐漸冷卻;冷卻後的氣體會凝結成雲,並逐漸落回銀盤。整個氣體循環的動態過程將銀盤和銀暈結合在一起。電波天文觀測銀河系內的氫氣結果顯示:銀河系內的氫氣分布結構類似從銀盤冒出的超級氣泡;然而,天文學家無法在這些超級氣泡發現熱氣體的蹤跡,因為來自熱氣體的X射線都被銀盤附近的物質吸收了。

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受限於XMM-牛頓衛星儀器的觀察波段,故XMM-牛頓觀察的是銀暈中的主要熱氣體,即高度游離的氧原子所發出的X射線輻射。而Henley等人根據銀暈中的X射線光譜觀測資料,以及各種不同理論模型的預測結果加以比較,試圖找出熱氣體來源。

比較的理論模型中,其中一個認為熱氣體是從星系以外的物質聚集而成;另一個認為是銀暈中所發生的超新星爆炸導致氣體加熱而成;第三個理論認為超新星爆炸提供了ISM氣體擾動的動力,並製造星系噴泉及其他特徵。Henley等人認為星系噴泉理論最符合所有觀測資料,因此雖然無法在銀盤附近直接觀測到熱氣體,但是利用這種方式,答案也已經呼之欲出了。

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報告的主要作者澳大利亞天文學家埃托雷·卡雷蒂說,這一發現顯示,從銀河系中心到邊緣區域,存在大量流動的能量和強大磁場。這可能改變研究者對銀暈區域的認識。銀暈指包圍著銀河系主要可見物質、密度相對較低的扁球形銀河系區域。

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“有些猜測說這是來自銀河系中心的黑洞,是一種像類星體一樣的爆發;也有的說這是來自恆星的能量,或者是新生的恆星,或者是超新星爆發的產物,”團隊成員,來自哈佛-史密森天體物理中心的詹尼‧貝爾納迪(Gianni Bernardi)博士說:“我們的觀測表明,這是來自恆星的能量。”事實上,這一噴射流已經在銀河系中心存在了超過一億年,無數的恆星在形成和消亡的過程中為其提供了源源不斷的動力。要確定這一點,關鍵是測定噴射流的磁場,而主要方法就是測定射線的極化性質。

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這一新發現還有助於回答另一個天文學重要難題:銀河系的磁場如何產生,又是如何維持?來自銀河系中心的噴射流不僅帶有氣體和高能帶電粒子,還有很強的磁場。科學家推測,這些磁場在銀河系整個磁場的形成中扮演著重要的角色。
 樓主| 發表於 2013-1-19 17:14:58 | 顯示全部樓層
XMM-Newton - a decade of discoveries
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 樓主| 發表於 2013-1-19 17:15:49 | 顯示全部樓層
Charting The Milky Way Galaxy
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 樓主| 發表於 2013-1-19 17:16:33 | 顯示全部樓層
The Largest Galaxy in the Universe: IC 1101
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 樓主| 發表於 2013-1-19 17:19:59 | 顯示全部樓層
Planck Early Release Compact Source Catalog (2011.01.11)
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 樓主| 發表於 2013-1-19 17:20:42 | 顯示全部樓層
Black Love Presents Cat Power - Metal Heart
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發表於 2013-1-21 05:28:45 | 顯示全部樓層
越來觀測到越遠銀河系
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發表於 2013-1-21 12:07:11 | 顯示全部樓層
同銀河系中的星際介質演化有很重要的影響, 且其有強大磁場, 可能與銀河生滅很有關係 !! 多謝分享.
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 樓主| 發表於 2013-1-21 12:14:25 | 顯示全部樓層
HKOXSEX 發表於 2013-1-21 05:28
越來觀測到越遠銀河系

多謝Ox兄回覆。真係越來越遠。
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 樓主| 發表於 2013-1-21 12:14:49 | 顯示全部樓層
ban59 發表於 2013-1-21 11:23
好精彩呀

多謝Ban 兄支持。
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 樓主| 發表於 2013-1-21 12:16:58 | 顯示全部樓層
本帖最後由 Z370 於 2013-1-21 12:17 編輯
Wanbaolung 發表於 2013-1-21 12:07
同銀河系中的星際介質演化有很重要的影響, 且其有強大磁場, 可能與銀河生滅很有關係 !! 多謝分享.  ...


宇宙之大,無奇不有。磁場係銀河要人類去探討的。
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發表於 2013-1-21 14:07:21 | 顯示全部樓層
Wanbaolung 發表於 2013-1-21 12:07
同銀河系中的星際介質演化有很重要的影響, 且其有強大磁場, 可能與銀河生滅很有關係 !! 多謝分享.  ...

Obviously Strange
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發表於 2013-1-21 15:04:47 | 顯示全部樓層
能量噴泉禾以前以為即喺所謂白洞,原來5喺
門前人人叫阿哥    門後情海淚孤雛
小龍嗜好實不多    小願伊人親近我
龍精虎猛尋芳去    龍頭蛇尾無花果
獻出温柔無悔過    獻盡家財求安窩
醜詩只今孤獨唱    醜句願君穿腸過
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 樓主| 發表於 2013-1-21 19:52:49 | 顯示全部樓層
門小龍 發表於 2013-1-21 15:04
能量噴泉禾以前以為即喺所謂白洞,原來5喺

銀河系中心的噴射流不僅帶有氣體和高能帶電粒子,還有很強的磁場
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 樓主| 發表於 2013-1-21 19:53:22 | 顯示全部樓層
MANHER 發表於 2013-1-21 14:07
Obviously Strange

yes, it is very weird and interesting in our solar system
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 樓主| 發表於 2013-1-21 20:09:29 | 顯示全部樓層
包包啤利 發表於 2013-1-21 20:07
須我唔太識 但發帖用心 值得支持

多謝卑利兄支持。銀河噴泉很華麗的。
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發表於 2013-1-21 20:55:18 | 顯示全部樓層
我來自浩瀚宇宙啊!!!
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 樓主| 發表於 2013-1-21 21:34:49 | 顯示全部樓層
kinsystem 發表於 2013-1-21 20:55
我來自浩瀚宇宙啊!!!

銀河噴泉你整出來?
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發表於 2013-1-21 21:50:56 | 顯示全部樓層
宇宙真是神秘
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發表於 2013-1-21 22:14:58 | 顯示全部樓層
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