新的研究表明，银河系中两个最奇怪、最巨大的结构可能是在银河系中心长达 10 万年的爆炸中形成的。
这些结构——以发现它们的各自望远镜的名字命名为费米气泡和埃罗西塔气泡——以巨大的沙漏形状横跨银河系中心，其中一组气泡在银河平面上方延伸超过 25,000光年，而另一组在它下方伸展。
两组气泡相互重叠，但它们似乎是由根本不同的材料制成的。充满被称为宇宙射线的超快粒子的费米气泡只能被探测高能伽马射线的望远镜发现，而充满炽热气体的 eROSITA 气泡只能以X 射线的形式看到。科学家们对它们的起源存在争议，但关于气泡的一件事是清楚的：它们是很久以前在银河系中心附近某处点燃的古老而强大的爆炸的结果。
现在，在 3 月 7 日发表在《自然天文学》杂志上的一项新研究中，研究人员描述了他们如何模拟费米和 eROSITA 气泡的爆炸历史，以确定它们的确切位置、时间和方式。研究作者利用伽马射线和 X 射线调查的数据发现了神秘的结构，表明这两组气泡可能是银河系中心超大质量黑洞从 260 万年开始长时间爆发的结果前。
由数千个太阳质量的物质在数万年内落入黑洞触发，爆发将以近光速将双股高能粒子喷射到太空中，使巨大的气泡膨胀并将附近的物质推向远处研究人员说，横跨银河系。
如果该团队的模型是准确的，那么它们表明我们银河系的中心黑洞——虽然今天相对安静——曾经是一场汹涌的能量风暴，对附近的物质有着巨大的渴望。
“根据我们对使费米/eROSITA 气泡膨胀所需的喷射功率的估计，银河黑洞的胃口非常好，”主要研究作者、台湾国立清华大学助理教授杨凯伦告诉 Live Science . “它在大约 260 万年前开始的 10 万年内消耗了大约 1,000 到 10,000 个太阳质量的物质。”
通货膨胀变得疯狂
天文学家在 2010 年用美国宇航局的费米伽马射线望远镜探测到了费米气泡。十年后，一个独立的科学家团队在几乎完全相同的位置探测到了 eROSITA X 射线气泡——尽管这对新的巨大球体似乎更大比第一个，延伸到费米气泡边缘之外数千光年。
对于这些庞然大物的存在，科学家们认为有两种可能的解释：要么它们是由银河系中心附近的一次极其强大的超新星爆炸形成的，要么它们是从人马座 A* 猛烈吐出的——位于银河系中心的超大质量黑洞，包含质量约为 400 万个太阳。
各种研究试图证明一种解释或另一种解释，但新论文是第一个通过同时模拟费米气泡和 eROSITA 气泡的演化来提供解释的论文。
“我们的模拟是独一无二的，因为它们可以模拟高能粒子（产生伽马射线）和银河系内的气体（产生 X 射线）之间的相互作用，”杨告诉 Live Science。
使用两个气泡的形状、大小和光谱（即它们发出的光的波长）作为起点，该团队估计了将它们膨胀到当前比例所需的能量。他们发现唯一合理的解释是强大而持久的黑洞爆发。一颗超新星是不会把它砍掉的。
该团队写道，这样的爆发会分阶段使泡沫膨胀。首先，大量的物质需要落入射手座 A*。其中一些物质并没有被完全吞噬，而是被引导到巨大的、快速移动的喷流中，这些喷流以接近光速的速度将物质加速离开黑洞。（已经观察到像这样的喷流从其他星系的黑洞中喷出）。
就像巨大的粒子加速器一样，这些喷流将质子和中子转化为高能宇宙射线，在银河系中发出刺耳的声音。研究人员说，随着这些射线流入太空，它们开始填满费米气泡。
当费米气泡以高速爆炸在银河系中扩张时，它们将沿途遇到的环境气体推到一边，产生了巨大的冲击波，至今仍可见。研究人员说，那股加热的气体波随着 X 射线辐射而发光——我们将其视为 eROSITA 气泡，在费米气泡的两侧向外涌动。
如果该团队的模型是准确的，它们不仅可以解释我们银河系中两个最神秘结构的起源——它们还可以让科学家近距离观察超大质量黑洞如何塑造和改变它们周围的星系。需要对气泡进行进一步研究，才能最终解决这个宇宙之谜。
