銀河系中心的一個(gè)驚人發(fā)現(xiàn)迫使科學(xué)家重新思考被稱為費(fèi)米氣泡的巨大結(jié)構(gòu)是如何形成的。科學(xué)家們在銀河系核心的巨大高溫云層（被稱為費(fèi)米氣泡）中發(fā)現(xiàn)了隱藏的致密冷氣體囊。這一發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)有的關(guān)于這些氣泡形成機(jī)制的理論相矛盾，表明它們比以往認(rèn)為的要年輕得多。

北卡羅來納州立大學(xué)物理學(xué)副教授、該研究的通訊作者 Rongmon Bordoloi 表示：“費(fèi)米氣泡是由巨大的熱氣體組成的結(jié)構(gòu)，延伸至銀河系盤面的上方和下方，從銀河系中心向各個(gè)方向延伸約 25000 光年，總高度達(dá) 50000 光年。”

“費(fèi)米氣泡是一個(gè)相對較新的發(fā)現(xiàn)——它們是在 2010 年首次被‘看到’伽馬射線的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的——關(guān)于它是如何發(fā)生的，有不同的理論，但我們確實(shí)知道這是一個(gè)極其突然和劇烈的事件，就像火山爆發(fā)一樣，但規(guī)模巨大。”

為了更詳細(xì)地研究這些氣泡，Bordoloi 和他的團(tuán)隊(duì)使用了美國國家科學(xué)基金會(huì)的綠岸望遠(yuǎn)鏡（NSF GBT）。這架射電望遠(yuǎn)鏡使他們能夠收集氣泡內(nèi)部氣體成分及其移動(dòng)速度的高分辨率數(shù)據(jù)。他們的觀測靈敏度是早期巡天的兩倍，使他們能夠揭示這些巨大結(jié)構(gòu)中更精細(xì)的細(xì)節(jié)。

費(fèi)米氣泡內(nèi)的大部分氣體溫度約為100萬開爾文。然而，研究小組也發(fā)現(xiàn)了一些令人驚訝的發(fā)現(xiàn)：氣泡內(nèi)散布著濃密的中性氫氣云，每個(gè)云的質(zhì)量都相當(dāng)于幾千個(gè)太陽質(zhì)量，距離銀河系中心12000光年。

“相對于費(fèi)米氣泡的其余部分，這些中性氫云是冷的，”太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的 ESA-AURA 天文學(xué)家兼論文合著者安德魯·福克斯 (Andrew Fox) 說。

“它們的溫度約為 10000 開爾文，比周圍環(huán)境至少低 100 倍。在費(fèi)米氣泡內(nèi)找到這些云就像在火山中找到冰塊一樣。”

來源：NSF/AUI/NSF NRAO/P.Vosteen

它們的存在令人驚訝，因?yàn)楹肆鞒龅母邷兀ǔ^ 100 萬開爾文）、高速環(huán)境應(yīng)該會(huì)迅速摧毀任何較冷的氣體。

“在像費(fèi)米氣泡這樣的極端環(huán)境下，冷氣體與熱流出氣體相互作用的計(jì)算機(jī)模型表明，冷云應(yīng)該會(huì)迅速毀滅，通常在幾百萬年內(nèi)，這個(gè)時(shí)間尺度與對費(fèi)米氣泡年齡的獨(dú)立估計(jì)相符，”博爾多洛伊說。“如果費(fèi)米氣泡的年齡達(dá)到或超過1000萬年，這些云層根本不可能存在。”

“這一發(fā)現(xiàn)之所以更加引人注目，是因?yàn)樗c哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（HST）的紫外線觀測結(jié)果相得益彰，”博爾多洛伊說道。“這些云層位于哈勃太空望遠(yuǎn)鏡先前觀測到的視線范圍內(nèi)，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡探測到了高度電離的多相氣體，溫度范圍從一百萬開爾文到十萬開爾文——這正是冷氣體蒸發(fā)時(shí)的溫度。”

研究小組還計(jì)算出了氣體移動(dòng)的速度，進(jìn)一步證實(shí)了其年齡。“這些氣體的移動(dòng)速度約為每小時(shí)一百萬英里，這也標(biāo)志著費(fèi)米氣泡是近期形成的，”博爾多洛伊說。“恐龍?jiān)诘厍蛏下螘r(shí)，這些云層并不存在。在宇宙時(shí)間尺度上，一百萬年不過是眨眼之間。”

“我們認(rèn)為，這些冷云是從銀河系中心卷起的，并被形成費(fèi)米氣泡的極熱風(fēng)吹到高空，”綠岸天文臺天文學(xué)家、論文合著者杰伊·洛克曼說道。“就像地球上沒有云層追蹤風(fēng)的運(yùn)動(dòng)，我們看不到來自銀河系的熱風(fēng)，但可以探測到它攜帶的冷云發(fā)出的射電輻射。”

這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了目前關(guān)于冷云如何在銀河系中心極端高能環(huán)境中生存的理解，對外流如何與周圍環(huán)境相互作用提出了強(qiáng)有力的經(jīng)驗(yàn)約束。這些發(fā)現(xiàn)為模擬星系反饋和演化提供了關(guān)鍵基準(zhǔn)，重塑了我們對能量和物質(zhì)如何在星系中循環(huán)的認(rèn)識。

編譯自/scitechdaily