从银河系膨胀的巨大气泡可以用一个事件来解释

两组在银河系平面上方和下方延伸数千光年的巨型气泡可能是由同一事件产生的，尽管它们的大小存在显着差异。

它们被称为费米气泡和eROSITA气泡，天文学家认为它们是银河系中心超大质量黑洞人马座A*活动的结果。由于一组气泡比另一组气泡大得多，因此尚不清楚它们是同时产生的，还是由单独的事件产生的。

2010年探测到的费米气泡充满了发射伽马辐射的热气体和磁场，在银河系平面上方和下方延伸了9千秒差距（29，354光年），总大小为18千秒差距。它们还有一个微波对应物，称为微波雾霾。

发射X辐射的eROSITA气泡从银河系中心向任一方向延伸约14千秒差距（45，661光年），总共28千秒差距。在这种尺寸下，它们完全吞没了费米气泡。

然而，甚至在2020年的一篇论文中详细介绍的eROSITA气泡的全部范围被发现之前，科学家们就认为它们很可能是由同样的爆发产生的。这两组气泡具有非常相似的形状，这表明它们以某种方式连接在一起。

由于气泡是从银河系中心发射的，并且由于在其他星系中也看到了类似的气泡，因此费米和eROSITA气泡似乎很可能与Sgr A *有关，而不是恒星形成的增强期，称为星爆。

由台湾国立清华大学的Hsiang-Yi Karen Yang领导的一个天文学家团队使用数值模拟来缩小可能产生我们所看到的气泡的超大质量黑洞活动。从两种可能的现象中进行选择 – 从Sgr A *吹来的巨风或天体物理喷流 – 研究人员发现天体物理喷流更合理。

“在检测到eROSITA气泡之前，费米气泡和微波雾度的物理起源一直存在激烈争论，”他们在论文中写道。

“我们表明，新的eROSITA数据提供了关键信息，使我们能够对这两种情况施加额外的限制，并且伽马射线，X射线和微波图像以及光谱的结合强烈表明，银河系中心黑洞过去的喷射活动可能是罪魁祸首。

Sgr A*现在很安静，只发出偶尔的爆发。这不是我们归类为活跃的银河系核心;这是一个银河系超大质量黑洞，它积极地以周围巨大云中的物质为食。这是一个混乱的过程，有不同种类的流出。

黑洞周围的空间变得非常复杂。物质从围绕黑洞旋转的物质吸积盘进入黑洞，就像水在排水管周围漩涡一样。人们认为，这些射流是由一小部分材料产生的，这些材料沿着事件视界外的磁场线从吸积盘的内部区域漏斗。

磁场线充当同步加速器，将这种物质加速到黑洞的极地区域，在那里它以令人难以置信的快速电离等离子体射流的形式被喷射到太空中。这些喷流可以吹入银河系平面上方和下方的空间相当长的距离。

杨和她的团队进行的模拟假设Sgr A *在大约260万年前就活跃了，将喷流喷射到太空中大约10万年，推入银河系光环的星际介质。

这些假设巧妙地再现了一组气泡，这些气泡与观察到的费米和eROSITA气泡非常相似。

研究人员发现，喷流与星际介质的环境气体之间的巨大压力对比导致喷流膨胀成一对”茧”或”气泡”，类似于在星系团中观察到的无线电气泡。

“在今天，茧已经长大，从银河系平面达到约7.5千秒差距的高度。从银河系中心运输的茧内的宇宙射线电子与星际辐射场相互作用，并在伽马射线波段中发光，就像观察到的费米气泡一样，”他们在论文中写道。

“来自黑洞的相同能量注入和随后的茧膨胀以超音速将银河系晕内的气体推离银河系光环，形成向外传播的冲击。在冲击前部，气体的压缩导致局部气体密度的增加，在X射线波段产生增强的热Bremsstrahlung（制动）发射，表现为eROSITA气泡。

由于尘埃水平很高，银河系中心很难看到。如果这些气泡是大约260万年前由喷气式飞机产生的，这为我们提供了一些关于其历史的线索。该团队的模型表明，在发射喷气式飞机时，磁场和辐射被抑制了。探讨可能发生这种情况的机制可能是今后分析的主题。

“未来的研究将进一步揭示这种能量反馈对我们银河系演化历史的影响，”研究人员写道，”以及这一事件如何适应宇宙中超大质量黑洞 – 星系共同演化的更广泛图景。

该研究已发表在《自然天文学》上。

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