銀河系中熱氣噴泉可能是超新星爆發造成的

49太歲

 

　　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。

　　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。

　　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。

《 本帖最後由 49太歲 於 2011-1-25 06:11 編輯 》