直径2.9万光年的费米气泡被吞噬！银河系两侧发生了什么？

2003年，天文学家道格拉斯·芬克拜纳等人在对银河系进行探测的时候，意外发现了一些噪音。当他们多次尝试仍然无法剔除掉这些噪音后，确定自己发现了银河系的新结构。

银河系的诡异气泡

那个时候，他们仍然不知道自己发现了什么。直到2009年的时候，利用费米伽马射线太空望远镜，科学家们确定了这两个位于银河系核心两侧的巨大气泡状结构，包裹着两片直径达2.9万光年的巨大宇宙空间，其中夹杂着复杂的星际气体和宇宙辐射。这两个气泡状结构，就是著名的费米气泡。
可以说，费米气泡本身就够离奇的了。但就在最近，科学家们发现了更加诡异的结构，同样位于银河系核心的两侧，形状和费米气泡也非常类似，但直径却大得多，以至于完全将费米气泡包裹起来。这两个气泡笼罩在银河系两侧，为我们的星系更加增添了一层神秘的色彩。
这个诡异的新气泡，是由eROSITA展现的（但不是由它最早观测到的），因此它们又被称为eROSITA气泡。eROSITA是在2019年7月发射升空的一台X射线望远镜，被安置于俄罗斯的“光谱-RG”(Spektr-RG)天文物理空间观测站上。eROSITA具有非常惊人的灵敏度，可以在X射线波段对整个星空进行最深的探测，拍摄其他设备所无法企及的宇宙结构。
（图片说明：红色为费米气泡，青色为eROSITA气泡）
观测数据表明，eROSITA气泡在银河系中心的两侧分别延伸出去14000秒差距，也就是大约45661光年，比费米气泡大了一半还多，因此完全将费米气泡吞噬在自己内部。
这样的发现的确令人震惊，费米气泡就够大的了，竟然还有一个结构将它包裹进去。不过，德国马克斯·普朗克地外物理研究所的天文学家Peter Predehl认为，这也不一定就是偶然事件，两个气泡之间或许隐藏着我们还不知道的联系，甚至可能是同源的。
实际上，在eROSITA发射之前，它的前任ROSAT就已经做过相关的研究了。它的灵敏度和和分辨率都不如eROSITA，只能片面地观测这些宇宙结构，但已经开始建立其与费米气泡的关系。而随着eROSITA的升空，这些联系也变得愈发明朗。
（图片说明：eROSITA气泡和费米气泡）
研究人员在论文中指出：“eROSITA所展现的费米气泡和大尺度X射线发射在形态上表现出了显而易见的相似性，我们据此认为，费米气泡和eROSITA结构有着物理学上的相关性。此前就有这两种天体同源的理论，我们的发现证实了这个说法。”
需要说明的是，这两个气泡也有一定的不同之处：
  1. 从形状上看，费米气泡是椭圆形的，而eROSITA气泡则更接近正圆；
  2. 从尺寸上讲，费米气泡要小得多，eROSITA气泡几乎和银盘不相上下。
此外，eROSITA气泡还有两个非常特别的结构，那就是外边缘的高亮度X射线，这意味着这里的气体比周围温度要高一些。
在eROSITA气泡和费米气泡之间，还有一个分界区域，将费米气泡以外震荡加热的星际介质和从气泡里面溢出的物质分隔开来。
那么，这两个气泡之间到底有何关系、它们又是如何形成的呢？

气泡的来源之谜

研究人员指出，既然两个气泡之间有一定的相关性，那么我们通过eROSITA气泡的来源就可以进行一定的推测。对于eROSITA气泡的形成来说，一定要有一个巨大能量释放的过程，科学家们据此提出了三种猜想：
  • 有人认为星爆活动是eROSITA气泡膨胀的原因，但后者的膨胀已经占据了星爆活动的能量极限，致使费米气泡得不到更多的能量。
  • 也有人认为，这可能是银河系中心的超大质量黑洞出现了一次爆发。当然，这个爆发可能是在很久以前，而这个影响持续到了现在。星系中心超大质量黑洞的威力，科学家们在宇宙中已经多次见识过了，有些超大质量黑洞在吞噬时释放出来的辐射甚至可以比一个星系还要量，形成强大的活跃星系核，这种能量也足够产生这样的气泡状结构。
  • 除了星爆或者是超大质量黑洞爆发之外，还有科学家将原因归结为超新星爆发和新恒星的形成，它们同样可以产生这么强大的能量。
不管是哪种情况，这次研究都让科学家们对这两个气泡有了新的认识。通常科学家认为，星系是在暗物质引力作用下，高温的等离子体通过先加热然后再凝结的过程而生长的，而eROSITA气泡为等离子体的加热过程提供了新的证据，意味着科学家对星系形成的理论猜想是比较可靠的。

其他研究意义

同时，在对北银极支进行观测时，研究人员也发现了一些值得注意的信息。北银极支是从银道面一直延伸到北银极区的射电结构，是一个温度很高的X射线气泡状结构。
长期以来，科学家们对北银极支都充满了疑问，甚至连它距离我们有多远都难以判断。有人认为它的本质是超新星或者是恒星诞生形成的，距离我们不远；也有人认为它和银河系中心流溢出的物质有关，这意味着它应该离我们很远。在本次研究中，科学家们认为它应该和eROSITA气泡有一定的关系。
我们的银河系看似只有一个漩涡状的结构，实际上周围布满了人类还不知道或者搞不清楚的神秘结构。这个直径可能达到20万光年、质量超过太阳1万亿倍的星系所拥有的秘密，远远超出了人类的想象，更不用说这些秘密背后的物理学机制。
只能说，在银河系面前，人类仍然很无知。想要破解这些谜题，恐怕还需要相当长的时间。
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