文章介紹了一項用X射線對天空進行的新調查揭示了銀河系中先前隱藏的結構，並且對其進行了解釋。
一項新的X射線勘測揭示了一個銀河系的隱藏結構 — 從銀河系中心向銀河平面上方和下方延伸出很遠距離的巨大X射線氣泡。
這些X射線氣泡大到足以吞噬已知的伽馬射線費米氣泡。由彼得·普雷德爾領導的，來自德國馬克斯·普朗克地外物理研究所的天體物理學家團隊表示這兩種現象很可能在某種程度上存在聯繫。
銀河平面上下的銀河系光環（銀暈）是尋找過去銀河系中心發生過的那些惡作劇證據的絕佳場所。因為與銀盤相比，銀暈的物質密度非常低，因此，任何來自銀河系中心的能量活動都可能以星際介質中的激波和噴射物結構的形式被探測到。
首先，讓我們來看看天文學家們是如何發現及解釋費米氣泡的。費米氣泡於2010年時由費米伽馬射線望遠鏡發現，其內部結構充斥着熱空氣和發射着伽馬射線的磁場。費米氣泡從銀河中心向外四周延伸了9個千秒差距(約為29354光年)，它的總長共有18千帕秒。
這些氣泡被認為是銀河系區域過去活動的證據，儘管我們仍然不知道這種活動可能是什麼。目前有兩種可能的猜測，一種可能是恆星爆發，即大量恆星的誕生;另一種可能是銀河系中心超大質量黑洞的爆發，儘管這個黑洞目前處於靜止狀態，但當活動發生時它則處於更加活躍狀態。這項新發現為科學家提供了有助於揭示費米氣泡之謎的背景信息。
這一結果來自於Spektr-RG太空天文台（俄羅斯天文學天文台）的x射線望遠鏡eROSITA。它於2019年7月發射，任務是全天候地進行x射線波長深度巡天。憑藉其不可思議的靈敏度，它拍攝到了其他儀器無法清晰識別的結構。
這種結構非常巨大，從銀河系中心向兩邊延伸了14千秒差距(約45661光年)，這樣巨大的尺寸足以完全吞噬費米氣泡。目前，儘管我們仍然不知道這些氣泡產生的確切原因是什麼，但Predehl和他的團隊相信它們產生於同樣的事件。
“ROSAT”望遠鏡是“eROSITA”望遠鏡矩陣的前身，在由“ROSAT”拍攝到的觀測結果中X射線氣泡尤為有趣。雖然“ROSAT”的分辨率和靈敏度都相對較低，這種結構只有部分是清晰可見的，但這一結果已經足夠將其與費米氣泡聯繫起來。“eROSITA”的拍攝結果則提供了使兩種結構之間的聯繫變得更加清晰的數據。
研究人員在他們的論文中寫道:“費米氣泡和eROSITA望遠鏡矩陣發現的大尺寸x射線輻射結構顯示出顯著的形態相似性。”
“我們將eROSITA望遠鏡矩陣拍攝到的結構稱為‘eROSITA 氣泡’，我們認為費米氣泡和eROSITA氣泡在物理上是相關的，我們的這一發現發現證實了這兩個結構有共同起源的猜測。”
Fermi bubbles in purple, eROSITA bubbles in yellow. (Predehl et al., Nature, 2020) 圖中紫色的結構是費米氣泡，黃色的結構是“eROSITA氣泡”。(Predehl等人，《自然》雜誌，2020年)
即使它們可能存在一定聯繫，費米氣泡和eROSITA氣泡之間還是有一些不可忽視的區別。首先，費米氣泡是橢圓形的，埃羅西塔氣泡看起來幾乎是球形的。
其次，研究人員表示，eROSITA氣泡比費米氣泡要大得多，其大小可與銀盤相媲美。
研究人員們還觀察到eROSITA氣泡兩個突出的結構，一是eROSITA氣泡的外邊界在x射線中非常明亮，這表明eROSITA氣泡邊界處的氣體比其周圍的氣體温度更高。這與在銀河系光環（銀暈）中傳播的激波前沿是一致的，同時也與一種前向激波相關聯，這種前向激波被證實與形成氣泡的某種能量活動的發生有關的。
二是eROSITA氣泡與被其包裹的費米氣泡之間存在一道邊界結構，研究團隊將其解釋為接觸的不連續性-這道邊界將費米氣泡外的激熱星際介質與氣泡內部的激流隔開。
由於膨脹eROSITA氣泡將需要吸收更多的能量，因此通過同一事件產生的eROSITA氣泡能夠限制費米氣泡的持續膨脹。例如，星爆活動可能使eROSITA氣泡膨脹，但氣泡恰好處於星爆活動產生的能量極限。
另一方面，它們又處於活躍星系核的能量範圍內，活躍星系核是一個超大質量黑洞，正在活躍地吸積物質，並以噴射流和風的形式產生強大的反饋流。同樣，與恆星形成相關的超新星活動也能產生足夠的能量。
不管以何種方式，這個新發現提供給我們一些有趣的新信息，比如，星系被認為是通過冷卻等離子體的再凝聚而形成和增長的，這些等離子體在暗物質暈的坍縮過程中被加熱。eROSITA氣泡的存在是等離子體可以被再加熱的直接證據。
同時，我們也有了研究北銀極電波支（North Polar Spur）的新視角，北銀極電波支是一個在北方天空中熾熱且明亮的x射線氣泡。由於，一直以來都難以確定這個結構距我們有多遠，所以很難確定它的起源和相關性質。
部分天文學家將其與相對距離較進的超新星和恆星的誕生聯繫在一起，也有天文學家認為它可能與距離更遠的來自銀河系中心的外流有關。研究小組的結果表明，它也可能與eROSITA氣泡有關。
使用x射線外的其他儀器，對這些巨大的結構進行更深入的、更近距離的觀察，可以幫助我們找到這些尚未明晰的問題的答案。同時，也希望更多的科學觀測結果，能一如既往地引導我們進入更深層次的研究。
這項研究發表在《自然》雜誌上。
BY: MICHELLE STARR
FY: 長襪子賊
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