文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
你看过银河吗？如果你在晴朗的夏日午夜旅行到没有光污染的山上 ， 将会看到天上有一条淡淡的、若有似无的亮带 ， 好像一条薄薄的云横跨夜空 ， 它正是我们所居住的星系── 银河系的盘面 。在数码相机的加持之下 ， 我们还能看到这薄薄的盘面上 ， 其实布满恒星、星云、以及尘埃带 ， 复杂、深邃而美丽 。 但如果 ， 你有一双能够看到“伽玛射线”的眼睛 ， 你将看到两个视角高 50 度、宽 40 度的巨大椭圆形“泡泡” ， 矗立于银河盘面两侧 。 它们名为“费米泡泡 Fermi Bubbles” ， 是银河系中巨大且神秘的结构之一 。
费米泡泡的起源 ， 以及存在的意义 ， 一直是过去十多年来 ， 天文学家相当关注的研究主题 。 最近（2022 年 3 月） ， 一篇刊登于《自然天文学》（Nature Astronomy）的研究显示 ， 壮阔的费米泡泡很可能源自两百多万年前 ， 银河系中心超大质量黑洞的一次能量爆发 。
当我们一听到“费米泡泡”这个词 ， 脑海中浮现的第一个问题往往是：“费米是谁？ 这个泡泡跟他有什么关系？”在物理界 ， 恩里科. 费米（Enrico Fermi）这个名字可谓家喻户晓 。他是 20 世纪初最重要的物理学家之一 ， 曾参与曼哈顿计划 ， 设计与建造世上第一个核子反应堆和原子弹；并且在量子力学、核物理、粒子物理和统计力学都贡献卓越 。后世以他命名的物理概念、研究计划不计其数 。这之中 ， 就包含“费米伽玛射线太空望远镜 Fermi Gamma-ray Space Telescope” 。 正如其名 ， 费米是一座专门用于观测伽玛射线的太空望远镜 ， 它于2008年发射升空 ， 是轨道上最好的伽玛射线太空望远镜之一 。比起前辈们 ， 费米拥有更大的视野、更高的灵敏度和空间分辨率 ， 可以看得更广、更暗、更清楚 。
费米太空望远镜升空短短两年后 ， 天文学家就从观测资料中发现 ， 如果我们将费米的全天伽玛射线图中已知的星体（比如银河系的弥漫气体、中子星、其他星系等）全部扣除 ， 将会看到银河中心的上下两侧 ， 各有一对高50度、宽40度的巨大椭圆形区域 ， 而这是从未发现过的银河系新结构！天文学家于是将它命名为“费米泡泡 Fermi Bubble” ， 以纪念费米太空望远镜的重要贡献 。
而除了在伽玛射线看到的费米泡泡之外 ， 天文学家也在微波和 X 射线波段看到了相似的结构 。 在微波波段 ， 威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）和普朗克卫星（Planck）都在费米泡泡的位置观测到两片椭圆形的明亮区域 ， 天文学家称之为“微波薄雾 microwave haze” 。而在 X 射线波段 ， 2019 年才升空的义罗西塔（eROSITA）卫星则发现了与费米泡泡相似 ， 但是更大的泡泡状结构 ， 被称为“eROSITA 泡泡” 。
综合以上资料 ， 天文学家认为费米泡泡应该是源自数百万至一千万年前 ， 银河系中心的一次巨大爆炸 。这场爆炸大约释放了1048– 1049焦耳的庞大能量（相当于太阳终其一生释放的能量 ， 再乘以 10000 倍以上） ， 并加热了银河系中心的气体 ， 使其以每秒数千公里的速度剧烈膨胀 。百万年后的今天 ， 就成为了横跨数万光年巨大泡泡 。
费米泡泡刚被发现不久 ， 天文学家就对驱动费米泡泡的核心引擎 ， 提出了两位候选人：第一种观点 ， 认为银河系中心在数千万年前可能曾有大量的恒星形成 ， 其中年轻的恒星由于寿命短暂 ， 很快的就走完它的一生 ， 并发生超新星爆炸 ， 释放出巨大的能量 。 另一种观点 ， 则认为银河系中心的超大质量黑洞在数百万年前可能短时间内吃进了大量气体 ， 并在过程中将能量以喷流（jet）或外流（outflow）的形式释放出来 。 两种说法听起来都颇有可能 ， 而且天文学家都有在其他星系看过类似的现象 ， 那该怎么知道哪边才是对的呢？ 这时 ， 天文学家们就兵分两路 ， 观测学家们继续对费米泡泡进行更多观测 ， 寻找更多可能的隐藏线索；理论学家则利用电脑模拟 ， 尝试在电脑中重现出观测结果 。
推荐阅读
- 全球第四大湖的消亡：如今已经存在地球550万年，600年来首次干涸！
- CMB图谱的冷暗斑点预示“超级空洞”
- 盘点人类发现的宇宙中最可怕的10个黑洞
- NASA局长批评中国航天拒绝合作，连美国人都看不下去了
- 研究：罕见中型黑洞或藏于核星团内
- 宇宙中“隐形”的黑洞，天文学家如何找到黑洞？
- 它在埃及金字塔中被发现被称为最奇特的数字
- 地球最初的时候并没有人，那第一个人是如何出现的？
- 《这才是天文学》：带你了解混迹日常生活的坏天文知识