在大約20年前，天文學家還認爲銀河系就像是一個荷包蛋的形狀，整體很平坦，中間略鼓起。但是，在最近一些年來，我們對於銀河系的認識一次次被更新。我們不僅發現了銀河系是扭曲的，甚至在銀心的兩側發現了兩個神祕的巨大氣泡，這就是費米氣泡。

（圖片說明：最近的發現表面，從側面看到的銀河系並非是平坦的，而是扭曲的形狀，如上圖所示）

自從發現的那一天起，費米氣泡就以其驚人的結構和尺寸吸引着天文學家的注意。沒有人知道它是怎麼來的，直到最近，纔有人提出了一點相關的推測……

費米氣泡

2003年的一天，美國天體物理學家道格拉斯·芬克拜納和他的同事們正在利用新型的望遠鏡對宇宙進行觀測，試圖探究宇宙的起源。

可是，當他進行觀測的時候，發現有一些奇怪的信號，給他的觀測帶來了干擾。他很困惑：按說銀河系中有一些高能粒子造成干擾是正常的，他們的觀測技術完全可以屏蔽掉這些粒子，那麼這些仍然可以干擾觀測的信號又是什麼呢？當時他沒有得到答案，只是稱之爲“微波迷霧”。

（圖片說明：費米伽馬射線空間望遠鏡）

直到2009年，在利用費米伽馬射線空間望遠鏡進行觀測的時候，他發現了這片充滿了高能伽馬射線的區域有一個模糊的邊界。在這個邊界的外側，伽馬射線的強度急劇下降。由此，他確定了這個“迷霧”的範圍，也確認了它並非來自於先前所猜測的暗物質。於是，他在次年宣佈了這個新發現，並且爲這兩個位於銀心兩側的氣泡狀結構起了名字——費米氣泡。

據觀測，費米氣泡在銀河系兩側各自延伸了2.5萬光年，相當於太陽到銀河系中心的距離。兩個氣泡的頂點相距5萬光年，按照銀河系15萬光年的直徑來算，相當於銀河系直徑的1/3，尺寸非常驚人。在銀河系兩側，費米氣泡就像飛蛾的兩隻翅膀一樣。

那麼，爲何如此巨大的費米氣泡，直到21世紀才被我們發現呢？這是因爲，費米氣泡的波長在X射線和伽馬射線範圍內，是我們肉眼看不見的，所以科學家始終沒有發現。

（圖片說明：尺寸驚人的費米氣泡）

可是，確認費米氣泡的尺寸才僅僅是一個開始，接下來還有許多問題等着天文學家們去解決。首先的問題就是：它來自於哪裏？

費米氣泡的起源之謎

5月14日，《天體物理學報》發表了一篇論文，介紹了天文學家關於費米氣泡成因的最新研究成果。在論文中，他們指出：費米氣泡的成因，與銀河系中心的超大質量黑洞人馬座A*有着密不可分的關係。大約在600萬年前，這個黑洞釋放了一次巨大的衝擊波，很可能是費米氣泡的根源。

（圖片說明：費米氣泡假想圖）

天文學家曾經在擁有超大質量黑洞的星系核心發現過強大的電離物質噴流，他們認爲，銀河系的費米氣泡，或許就和這種噴流有關。雖然我們目前不知道這種噴流的原因到底是什麼，但他們相信，人馬座A*也有過這樣的情況。而在這種噴流的作用下，就有可能導致費米氣泡這樣的結構誕生。研究人員形象地把這種噴流形容爲黑洞“消化不良導致的打嗝”。

他們利用計算機模擬了這種噴流的過程，結果顯示：只要這種噴流足夠強大，範圍足夠寬，就可以使粒子以接近光速的速度向黑洞的兩端噴射出去。這種噴流形成的強大沖擊波，會擊穿星系核心兩側的高溫氣體。這些氣體在衝擊波的壓縮和加熱後，就會形成沙漏狀的X射線結構。在這個模擬過程中，這個過程持續了大約100萬年的時間，衝擊波擴散了數千光年，於是造就了費米氣泡。也就是說，費米氣泡的本質，就是超大質量黑洞的噴流在衝擊星系周圍高溫氣體時形成的衝擊波。

（圖片說明：計算機模擬的費米氣泡與計算機模擬出銀河系中心神祕的X射線結構重疊的示意圖）

在上面這張圖片中，紅色表示的是費米氣泡，黑色部分表示的是沙漏狀X射線結構。看得出來，這兩個結構的重合度還是非常高的，邊界也高度吻合。因此，這個模型模擬出的費米氣泡成因還是很可信的。

研究人員在論文中指出：“當噴流擊穿了周圍環境的氣體暈時，就會形成一個前進的衝擊波。在100萬年後，這個噴流被關閉；（又過了500萬年）以後，氣泡膨脹到了目前我們觀測到的尺寸。”因此，他們推斷，人馬座A*的噴流如果真的是費米氣泡的成因，那麼這個事件就應該發生在大約600萬年前。

他們相信，超大質量黑洞噴流的這個假說不僅僅從費米氣泡的尺寸和形狀上能夠很好地解釋其成因，還能夠解釋其他的一些問題，比如費米氣泡的極高溫度、以及費米氣泡的底部邊緣與X射線結構完美重合的現象。

不僅如此，科學家們最近還在銀河系中心發現了幾個同樣是氣泡狀、但尺寸很小的射電結構，這些結構的成因或許也可以用這個理論來解釋。如果真的如此，那麼可能在600萬年前的那一次噴發後，人馬座A*又發生了類似的，但是威力較小的噴發，於是造就了這些小的氣泡。

從費米氣泡的尺寸、溫度和外形與計算機模擬相吻合的直接證據，到這些小氣泡的間接證據來看，這些都超出了天文學家們的預期。因此，這個理論有相當的可能性就是費米氣泡成因之謎的正解。

（圖片說明：銀河系扭曲的形狀與費米氣泡結合的假想圖，網上沒人做，我自己PS了一下，有點糙，大家湊合看吧~）

可以想象，銀河系還有很多未被人類發現的結構，它的模樣恐怕也遠遠不是我們現在所理解的模樣。就像一百多年前的時候，人們還以爲銀河系就是整個宇宙一樣。我們對銀河系的認識，是隨着科技的發展而不斷修正的。

那麼，一百年後人類所認識的銀河系，又會是什麼模樣呢？

相關文章