天文|有些奇怪！银河平面中心吹起了巨大的x射线气泡，这预示着什么？_x射线|费米问题|银河系|望远镜

文章介绍了一项用X射线对天空进行的新调查揭示了银河系中先前隐藏的结构，并且对其进行了解释。
一项新的X射线勘测揭示了一个银河系的隐藏结构 — 从银河系中心向银河平面上方和下方延伸出很远距离的巨大X射线气泡。

这些X射线气泡大到足以吞噬已知的伽马射线费米气泡。由彼得·普雷德尔领导的，来自德国马克斯·普朗克地外物理研究所的天体物理学家团队表示这两种现象很可能在某种程度上存在联系。
银河平面上下的银河系光环（银晕）是寻找过去银河系中心发生过的那些恶作剧证据的绝佳场所。因为与银盘相比，银晕的物质密度非常低，因此，任何来自银河系中心的能量活动都可能以星际介质中的激波和喷射物结构的形式被探测到。

首先，让我们来看看天文学家们是如何发现及解释费米气泡的。费米气泡于2010年时由费米伽马射线望远镜发现，其内部结构充斥着热空气和发射着伽马射线的磁场。费米气泡从银河中心向外四周延伸了9个千秒差距(约为29354光年) ，它的总长共有18千帕秒。

这些气泡被认为是银河系区域过去活动的证据，尽管我们仍然不知道这种活动可能是什么。目前有两种可能的猜测，一种可能是恒星爆发，即大量恒星的诞生;另一种可能是银河系中心超大质量黑洞的爆发，尽管这个黑洞目前处于静止状态，但当活动发生时它则处于更加活跃状态。这项新发现为科学家提供了有助于揭示费米气泡之谜的背景信息。

TheFermibubbles(red)andtheeROSITAbubbles(cyan).(Predehletal.,Nature,2020)费米气泡(红色)和伊洛西塔气泡(青色) 。 (Predehl等人，《自然》杂志， 2020年)【eROSITA：extendedROentgenSurveywithanImagingTelescopeArray（使用成像望远镜阵列进行扩展伦琴测量）】
这一结果来自于Spektr-RG太空天文台（俄罗斯天文学天文台）的x射线望远镜eROSITA 。它于2019年7月发射，任务是全天候地进行x射线波长深度巡天。凭借其不可思议的灵敏度，它拍摄到了其他仪器无法清晰识别的结构。
这种结构非常巨大，从银河系中心向两边延伸了14千秒差距(约45661光年) ，这样巨大的尺寸足以完全吞噬费米气泡。目前，尽管我们仍然不知道这些气泡产生的确切原因是什么，但Predehl和他的团队相信它们产生于同样的事件。

“ROSAT”望远镜是“eROSITA”望远镜矩阵的前身，在由“ROSAT”拍摄到的观测结果中X射线气泡尤为有趣。虽然“ROSAT”的分辨率和灵敏度都相对较低，这种结构只有部分是清晰可见的，但这一结果已经足够将其与费米气泡联系起来。 “eROSITA”的拍摄结果则提供了使两种结构之间的联系变得更加清晰的数据。
研究人员在他们的论文中写道:“费米气泡和eROSITA望远镜矩阵发现的大尺寸x射线辐射结构显示出显著的形态相似性。 ”

“我们将eROSITA望远镜矩阵拍摄到的结构称为‘eROSITA 气泡’ ，我们认为费米气泡和eROSITA气泡在物理上是相关的，我们的这一发现发现证实了这两个结构有共同起源的猜测。 ”

Fermi bubbles in purple, eROSITA bubbles in yellow. (Predehl et al., Nature, 2020) 图中紫色的结构是费米气泡，黄色的结构是“eROSITA气泡” 。 (Predehl等人，《自然》杂志， 2020年)
即使它们可能存在一定联系，费米气泡和eROSITA气泡之间还是有一些不可忽视的区别。首先，费米气泡是椭圆形的，埃罗西塔气泡看起来几乎是球形的。
其次，研究人员表示， eROSITA气泡比费米气泡要大得多，其大小可与银盘相媲美。
研究人员们还观察到eROSITA气泡两个突出的结构，一是eROSITA气泡的外边界在x射线中非常明亮，这表明eROSITA气泡边界处的气体比其周围的气体温度更高。这与在银河系光环（银晕）中传播的激波前沿是一致的，同时也与一种前向激波相关联，这种前向激波被证实与形成气泡的某种能量活动的发生有关的。
二是eROSITA气泡与被其包裹的费米气泡之间存在一道边界结构，研究团队将其解释为接触的不连续性-这道边界将费米气泡外的激热星际介质与气泡内部的激流隔开。

由于膨胀eROSITA气泡将需要吸收更多的能量，因此通过同一事件产生的eROSITA气泡能够限制费米气泡的持续膨胀。例如，星爆活动可能使eROSITA气泡膨胀，但气泡恰好处于星爆活动产生的能量极限。
另一方面，它们又处于活跃星系核的能量范围内，活跃星系核是一个超大质量黑洞，正在活跃地吸积物质，并以喷射流和风的形式产生强大的反馈流。同样，与恒星形成相关的超新星活动也能产生足够的能量。
不管以何种方式，这个新发现提供给我们一些有趣的新信息，比如，星系被认为是通过冷却等离子体的再凝聚而形成和增长的，这些等离子体在暗物质晕的坍缩过程中被加热。 eROSITA气泡的存在是等离子体可以被再加热的直接证据。
同时，我们也有了研究北银极电波支（North Polar Spur）的新视角，北银极电波支是一个在北方天空中炽热且明亮的x射线气泡。由于，一直以来都难以确定这个结构距我们有多远，所以很难确定它的起源和相关性质。
部分天文学家将其与相对距离较进的超新星和恒星的诞生联系在一起，也有天文学家认为它可能与距离更远的来自银河系中心的外流有关。研究小组的结果表明，它也可能与eROSITA气泡有关。
使用x射线外的其他仪器，对这些巨大的结构进行更深入的、更近距离的观察，可以帮助我们找到这些尚未明晰的问题的答案。同时，也希望更多的科学观测结果，能一如既往地引导我们进入更深层次的研究。
这项研究发表在《自然》杂志上。
BY: MICHELLE STARR
FY: 长袜子贼
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