银河系中心的X射线烟囱状结构到底是什么？

　　银河系中央附近拥有超大质量黑洞这一情况已经得到科学家的证实，与黑洞行为相关的现象正在被科学家们所研究，但是仍然无法解释这一神秘的现象。《自然》的最新一期文章说明了科学家对这一黑洞的最新研究成果，银河系中心这个超大黑洞目前发射的电磁辐射是非常微热的，但在过去可能要活跃得多。使用γ射线的观测揭示了两种巨大的结构，即位于银河平面之上和之下的费米气泡。集中在银河系中心的超大质量黑洞上，这些气泡充满了高能粒子，它们以接近光速的速度运动，而这些粒子是几百万年前从银河中心释放出来的。X射线和射电观测也显示了来自银河中心的一对小得多的外溢物质。
　　作者利用基于太空的XMM-牛顿望远镜和钱德拉望远镜所做的750多个小时的X射线观测，获得了我们银河系中心区域的第一张详细X射线地图，面积约为300×500 帕秒（1帕秒大约是3.26光年）。这张地图揭示了两个拉长的准线性结构，每一个长度约160帕秒，位于银河系中心的超大质量黑洞之上和下方。庞蒂（Ponti）等人命名这两个结构为北部和南部银河中心烟囱。
　　近几十年来，越来越多的证据表明，物质和能量从银河系中心的几个部分流出，在各种更大的尺度上塑造了观测到的银河系结构。在15个帕秒尺度上，银河中心有双极叶片，在光谱2的X射线和射电望远镜都可以看到，这表明从中心垂直于银河平面的广泛的物质外流。在更大的尺度上，接近银河系本身的大小，γ射线观测揭示了所谓的＂费米气泡＂特征，这意味着我们的银河中心已经有一段时间的活跃能量释放导致相对论粒子的产生，这些粒子现在填充在银河平面两侧的巨大空洞中。ROSAT全天测量的X射线图显示，这些靠近银河平面的空洞的边缘在X射线上是明亮的。在中等尺度上(约150帕秒)，射电天文学望远镜观测到了银河中心叶，这是一个只能在原级星系维度上才能看到的明显的发射气泡，但再次表明从银河中心附近注入能量。在这里，科学家报告了在平面上下这些中间尺度(数百个帕秒)上的显著X射线结构，这些结构似乎连接着银河中心区域和费米气泡。建议这些结构-科学家称之为银河中心的＂烟囱＂-构成排气通道，通过这些通道，由银河中心一系列准连续的事件注入能量和质量，从银河系的中心输送到费米泡泡的底部。
　　北部和南部烟囱的相似之处表明，它们有一个共同的起源，很可能与银河中心相连。烟囱似乎很好地封闭在沿银河平面的方向上，在垂直范围内有锋利的边缘。两者都充满了热等离子体(温度约为800万开尔文)，其总光度约为太阳的一百万倍。
　　观测到的温度和光度符合这样的观点，即烟囱中的等离子体是由聚集在烟囱底部附近的大质量恒星爆炸时释放的能量加热的。然而，尽管等离子体填充较小的内叶也被超新星加热，但新的X射线数据并不支持烟囱是内叶直接延续的观点。更有可能的是，银河中心的大质量恒星分布不均匀，导致了单独的外流：一个靠近超大质量黑洞的小恒星，以及烟囱底部的更大的恒星。
　　烟囱的形态表明，它们可能是烟囱底部超新星强有力的外流所挖出的通道。庞蒂和他的同事们认为，烟囱可能会将能量从银河中心的活跃区域输送到费米泡泡。各种模型被用来估计产生和维持费米气泡所需的功率，但是估计值相差几个数量级。这些估算的下限来自于模型，其中费米气泡是由银河中心超新星爆炸过程中产生的宇宙射线(包括质子和更重的离子)形成的。在这个场景中所涉及的能量与观察到的烟囱能量学是大致相同的。应该注意的是，观测到的能量值处于烟囱产生的总能量的下限，因为只有一小部分总能量将以X射线发射等离子体的形式沉积。
　　在这个由超新星驱动的场景中，超大质量黑洞只有一个次要角色。然而，中央星系区的形态也可能是在靠近黑洞的引力破坏恒星积累后产生的能量极强的爆发的结果。在这种情况下，烟囱可以促进物质和能量从黑洞传播到银河盘上方稀薄的低压区域。7。黑洞也可能产生比观测到的辐射能量高出数千倍的能量外流，就像其他一些星系的情况一样。
　　烟囱的发现是我们对银河系复杂的形成过程的另一块拼图方法。但仍有许多问题需要回答。目前，仅观察到费米气泡底部的部分区域。对整个区域的观察将有助于澄清从烟囱发出的X射线是通过内叶的气体流出的痕迹，还是来自于围绕这些裂片的加热气体。我们还需要对烟囱所占据的区域进行详细的射电观测，并对射电和X射线观测所揭示的特征进行比较，以帮助我们更好地了解从银河中心到费米气泡的能量传输。