本文参加百家号科学#了不起的天文航天#系列征文作者：文/虞子期在宇宙的所有星系中，作为棒旋星系的银河系，应该是我们最为熟悉的一个。其中包括了数以亿计的恒星、星云，乃至星际尘埃和气体等物质，而我们所生活的太阳系也位于这个空间里。呈现出扁球体、拥有巨大的盘面结构，是我们对银河系外观最深刻的印象，但你或许有所不知，早在年的时候，就有科学家通过费米大面积望远镜，发现了位于银河系中心的突出物质，并将其最终被命名为费米气泡。它们就像是两个集中在银河系核心的巨大斑点，不仅拥有神秘的起源、令人惊叹的扩展速度，甚至还能与亚原子发生相互作用。那么，爆发于银河系的巨型气体间歇泉到底具有哪些特性，在它的内部又发生了哪些奇怪的事？爆发于银河系的巨型气体间歇泉就费米气泡的本质而言，其实就是从银河系中心喷出巨大伽马射线的气体喷泉，并且，在这些类似间歇泉的流出物之中，还含有巨大的磁能量，相当于一百万次左右的超新星爆发事件释放的能量总和。但这些流出物对于我们人类而言，它并不会制造出可怕的危险，也并不是朝着我们的方向前进，并且，我们和银河系的中心还有3万光年的遥远距离。而费米气泡就位于银河系中心的上方和下方，在银河系平面上下延伸的幅度超过了光年，也是我们在银河系盘面附近发现的最大结构。并且，该区域中还充满了最有活力的光线形式，也就是所谓的伽马射线。科学家们认为，正是由于费米气泡内产生了宇宙射线这种高能粒子，并通过这些粒子之间的敲击才导致了伽马射线的发出。并且，高能粒子的产物并不唯一，同时还会释放出几乎没有质量的中微子。事实上，要制作这样两个巨大的热气球并不容易，需要足够多的能量才能让热气体的传播范围超过光年。关于费米气泡的起源，充满了很多种可能，而费米气泡在银河系上下方的特殊延伸，或许可以成为一个最强有力的线索，因为这很可能意味着：它们被我们星系中心的超大质量黑洞射手座A*所捆绑。比如，射手座A*将一颗与自己距离太近的恒星撕成了碎片，而在该暴力事件中所释放出的强大引力能量形成了气泡。神秘的费米气泡具有哪些特性数百万年前，银河系的核心喷发出了两个巨大的气泡，它们正在以每小时万公里的速度向外太空扩展，并散发出大量的高能辐射。科学家们对这个银河系残余物的研究，已持续了接近十年的时间，主要是通过无线电波长和X射线来研究它的这些特征。众所周知，类星体是一种在超大质量黑洞附近快速引动的粒子，所产生的特殊光源，它的光足以强大到超越自己的母星系，而科学家们正是通过遥远类星体与宇宙起源光谱仪的配对，测量类星体PDS的紫外线在穿过北部气泡底部时的移动，得出了费米气泡的扩展速度。在类星体的提示下，我们可以确定这些材料以大约每秒到公里的速度涌出银河系，并通过该速度计算得出气泡的年龄应该是在万到万年左右。而我们的星系大约已有亿年的年龄，这意味着气泡可能具有短暂和重复性，会经常发生在银河系的整个生命周期中。与此同时，通过新的哈勃观测，科学家们还确定了那些被气体吹扫的材料，应该是由铝、碳和硅这三种成分组成，这些气体代表了恒星形成的化石残余物，并通过恒星内锻造的重元素富集。而流出气体的温度大约在摄氏度左右，低于其他气体万摄氏度的温度。我们很难从远处研究其他星系中星暴驱动的气体流出，但我们却可以通过银河系的费米气泡来近距离地观察这些地层。费米气泡中发生了奇怪的反应尽管，从费米气泡第一次被探测到开始计算，至今已有接近十年的时间，然而我们对它的了解依然还很有限。虽然费米气泡的温度很高，但由于其内部气体非常薄，因此我们无法通过肉眼直接观察，而是通过其中某些物质所散发的伽马射线，才得以捕获到它的踪迹。在之后对费米气泡进行的研究中，科学家们发现了十个来自该气泡的高能量中微子（方向相同），也就是说，位于费米气泡中的某些物质可能会产生这种不寻常的中微子，又或者，这只不过是一个巧合，这些中微子的真正来源是位于费米气泡之后更遥远的宇宙空间。而更为重要的是，科学家们暂时无法确定，为什么宇宙射线正在产生伽马射线。或许就是费米气泡内部的相互作用，导致了伽马射线的产生，并在这个过程中让仪器探测到中微子的存在。这不仅是对费米气泡物理学解释的一大进步，也能为研究人员提供和它起源有关的重要线索。于是，科学家们又在现有数据的基础上、结合了新探测器的结果，对收集到的这些信息和气泡理论模型进行了结合，已探寻最佳组合。毕竟，最正确的科学探索方式，那就是收集足够的数据、充分排除各种假设，然后将事物推向更好的发展。可能的情况并不只有一种，π介子可以因为费米气泡内质子的相互撞击而产生，衰变后的外来粒子变成了伽马射线；宇宙微波背景和费米气泡中的高能电子存在相互作用，其中一些光子巧合地被提升到了伽马状态；磁场因为受到费米气泡边缘的冲击波，将一些局部粒子驱动到高速状态、并因此而发射出宇宙射线。然而，在尽可能地进行尝试之后，研究人员并没找到一种适合所有数据的场景，简单来讲，科学家们对费米气泡的伽马射线因什么而驱动、以及在它的内部是否会产生中微子并不确定。

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