银河系中心并非静止区域。恒星形成、超新星活动以及中央超大质量黑洞人马座A*过去的活动,都可能把能量和物质推向银盘上下方。费米伽马射线空间望远镜发现的两瓣巨大结构说明银心曾发生强烈能量释放,但热等离子体中还夹带多少冷而中性的物质、这些云团怎样运动,一直较难测量。
新研究利用绿岸射电望远镜的中性氢21厘米数据,覆盖银心周围约500平方度。9.1角分的角分辨率在银心距离上相当于约22秒差距。团队在银河系核风中检测到数百个被卷入外流的中性云,并从中选出228个绝对视向速度最大的云团,专门分析其空间分布与运动学。
这些云团相对于当地静止标准的视向速度分布从−335到+438千米每秒,其中正速度端达到此前与银河盘相关中性HI研究未报告过的范围。速度最高的云团往往位于离银心更远的位置。结合外流模型,作者提出云团可能从核区附近的低速度开始,在径向距离不超过约4千秒差距处被加速到至少500千米每秒。
云团的无线电线亮度和中性氢柱密度会随离开银心的距离增加而下降,云团群体的性质也变得更均一。论文把这种趋势解释为中性结构在加速过程中受破坏和混合。需要注意,望远镜测到的是投影位置与视向速度,真实三维轨迹依赖运动学模型;“加速”是总体空间—速度关系支持的解释,并非逐团连续追踪。
研究还发现,中性云在离银盘垂直高度约2千秒差距处出现突然而明显的截止。截止可能意味着中性物质被电离、破碎到低于检测阈值,或与更热的核风混合。数据本身不能仅凭HI缺失区分这些过程,所以它不等于物质在该高度凭空消失。
最高速度、最高纬度云团的运动还暗示外流过去可能存在方位不对称。作者用填充费米气泡体积的云团模型寻找结构,但不对造成不对称的具体历史事件给出唯一答案。银心黑洞活动和核区恒星形成都可能参与驱动大尺度外流,其相对贡献仍是开放问题。
这批观测被作者称为任何星系中对中性核风垂直轮廓最细致的分析之一。银河系让研究者能够把单个中性云分辨出来,再与外部星系的整体风比较。结果为冷气体能否在高速热风中存活、如何向星系晕输送物质提供了新约束,同时也保留了几何投影、云团选择和驱动机制上的不确定性。
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