銀河系中心上下有兩個巨型泡泡,是至今科學家發現的銀河系內最奇特、最大的結構。科學家認為終於找到了它們的成因:是銀河系中心超級黑洞噴發的物質所造成的。

確切地說,銀河系中心上下有兩套泡泡,分別是在2010年和2020年,由費米伽馬射線太空望遠鏡和埃羅西塔X射線(eRosita X Ray)太空望遠鏡所發現,由此得名費米泡泡(Fermi bubbles)和埃羅西塔泡泡(eROSITA bubbles)。

每套泡泡都從銀河系中心向上下分別延展,上下兩個泡泡整體看起來又形如一個沙漏的形狀。費米泡泡嵌在埃羅西塔泡泡的裏面。前者直徑大約2.5萬光年,埃羅西塔泡泡直徑至少3.6萬光年,有的研究稱可達5萬光年,大約是費米泡泡的兩倍。

但是構成這兩套泡泡的物質完全不同。費米泡泡內充滿了高能宇宙射線,只有探測高能伽馬射線的望遠鏡才能看到。而埃羅西塔泡泡內充滿了高溫氣體,是在X射線波段觀測到的結構。

自從觀測到這些泡泡以來,科學家一直在探索它們的來源,猜測它們肯定和銀河系中心發生的某種劇烈的爆炸事件相關,而且是在很久以前就已經形成了。

3月7日發表於《自然‧天文學》(Nature Astronomy)期刊的一份研究認為,這兩套泡泡都是由銀河系中心的超級黑洞長期以來噴發的物質造成的,這個過程大約開始於260萬年前,至少持續了10萬年。

主要研究者之一美國密歇根大學(University of Michigan)的天文學家馬特烏什‧魯斯科夫斯基(Mateusz Ruszkowski)說:「黑洞與它們所在的星系如何互動是我們很想了解的一個重要過程,因為看起來黑洞與星系的互動使得它們受到一定限制,而不會無限制地增長。我們這份研究提出的演化模型,就能很好地回答這個問題:看起來這些費米泡泡和埃羅西塔泡泡都是由超級黑洞噴發而形成的結構。」

前面提到,科學家猜測這些泡泡有某種劇烈的爆炸事件生成,有人猜測是超新星的爆發,有人猜測是銀河系中心超級黑洞的噴發。這份研究認為是後一種情形。

人們熟悉的黑洞特性是能夠吞噬周圍一切物質,但是這份研究提出另一種情形:當星系物質靠近黑洞,但是還沒有超過黑洞的事件視界(進入這個範圍的任何物質會被黑洞吞噬)的時候,可能會被甩向黑洞的兩極,形成兩道接近光速的高能噴射流,把這些物質噴射到很遠的太空中。

天文學家發現幾乎每個星系的中心都有一個超級黑洞。銀河系也不例外,其中心盤踞著質量大約是太陽的420萬倍的超級黑洞人馬座A(Sgr A*)。這份研究認為人馬座A噴發的兩道噴射流逐漸形成了費米泡和埃羅西塔泡。研究稱,這個過程也使得人馬座A的質量無法不受限地快速增長。

有的星系中心的超級黑洞很活躍,有的相對平靜。人馬座A是相對平靜的一個。這份研究認為,可能以前人馬座A也是非常活躍的一個超級黑洞,在經歷了10萬年的噴發後,後來終於平靜了下來。#

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