散文網(wǎng) » 科技 »自然 » 中科院：首次同時(shí)解釋“費(fèi)米氣泡”和銀河系中心的雙錐形X射線！

中科院：首次同時(shí)解釋“費(fèi)米氣泡”和銀河系中心的雙錐形X射線！

2020-08-07 15:31 作者:博科園 0人讀過(guò) | 我要投稿

費(fèi)米伽馬射線太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)一對(duì)以銀河系核心為中心的巨大伽馬射線氣泡，但這些所謂的“費(fèi)米氣泡”是如何產(chǎn)生的，這是一個(gè)謎?，F(xiàn)在，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)的天文學(xué)家提出了一個(gè)新模型，首次同時(shí)解釋了2003年發(fā)現(xiàn)的費(fèi)米氣泡和銀心雙錐形X射線結(jié)構(gòu)的起源。

根據(jù)這個(gè)模型，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是相同的現(xiàn)象，是由大約500萬(wàn)年前人馬座A*(SgrA*)超大質(zhì)量黑洞發(fā)出的一對(duì)噴流驅(qū)動(dòng)的前向激波造成。

費(fèi)米氣泡是兩個(gè)巨大的氣泡，充滿了非常熱的氣體、宇宙射線和磁場(chǎng)。雖然肉眼看不到它們，但它們伽馬射線發(fā)射中非常明亮。在伽馬射線中，費(fèi)米氣泡的邊緣形狀看上去非常“鋒利”，邊緣與一種稱(chēng)為銀河中心雙錐X射線結(jié)構(gòu)的X射線結(jié)構(gòu)非常吻合，其研究發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上。看到費(fèi)米氣泡的邊緣與銀河系中心雙錐X射線結(jié)構(gòu)非常相似，上海天文臺(tái)研究人員意識(shí)到這些結(jié)構(gòu)可能具有相同的起源。

此外，雙錐X射線結(jié)構(gòu)可以由銀河系中心過(guò)去一次能量爆發(fā)驅(qū)動(dòng)的熱氣沖擊壓縮薄殼自然解釋。在以往“費(fèi)米氣泡”理論模型和計(jì)算機(jī)模擬中，提出了兩個(gè)主要的競(jìng)爭(zhēng)能量來(lái)源，即銀河系中心的恒星形成和人馬座A*超大質(zhì)量黑洞。然而，在這兩個(gè)模型中，費(fèi)米氣泡被解釋為噴出氣泡，而前向激波總是位于離費(fèi)米氣泡邊緣很遠(yuǎn)的地方。換句話說(shuō)，這些模型不能同時(shí)解釋費(fèi)米氣泡和銀心雙錐X射線結(jié)構(gòu)。

相比之下，這項(xiàng)研究中由中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)天文學(xué)家郭福來(lái)和研究生張瑞宇提出的理論模型，首次用計(jì)算機(jī)模擬證明了費(fèi)米氣泡和銀心雙錐X射線結(jié)構(gòu)是同一現(xiàn)象。在這個(gè)模型中，費(fèi)米氣泡邊緣是由一對(duì)噴流驅(qū)動(dòng)的前向激波，這些噴流來(lái)自大約500萬(wàn)年前的人馬座A*超大質(zhì)量黑洞。這個(gè)模型的一個(gè)好處是，費(fèi)米氣泡的能量和年齡可以很好地受到X射線觀測(cè)確定。

這項(xiàng)研究所推斷的費(fèi)米氣泡年齡也與紫外觀測(cè)的一些高速云沿著許多視線朝向氣泡區(qū)所得的年齡一致。新模型表明，超大質(zhì)量黑洞在費(fèi)米氣泡事件期間注入的總能量，接近于大約2萬(wàn)顆超新星釋放的總能量，人馬座A*超大質(zhì)量黑洞在這次事件中消耗的物質(zhì)總量約為100個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。郭福來(lái)表示：我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)的另一件非常有趣的事情是，如果氣泡和雙錐X射線結(jié)構(gòu)具有相同的來(lái)源，它們不太可能是由恒星形成或黑洞風(fēng)產(chǎn)生。

在銀河系中心附近，雙錐X射線結(jié)構(gòu)的底面非常窄，而恒星形成或黑洞風(fēng)產(chǎn)生的前向激波很容易傳播到很遠(yuǎn)的距離，導(dǎo)致底面比觀測(cè)到的要寬得多。相比之下，準(zhǔn)直噴流沿噴流方向迅速地將大部分能量?jī)?chǔ)存到很遠(yuǎn)的距離，自然導(dǎo)致激波前沿在銀河系平面附近有一個(gè)狹窄的底座。

目前銀河系中的超大質(zhì)量黑洞非常安靜，沒(méi)有任何證據(jù)表明目前有任何噴流活動(dòng)，但中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)的研究有力地表明“大約500萬(wàn)年前，有一對(duì)強(qiáng)大的噴流從人馬座A*超大質(zhì)量黑洞發(fā)出，持續(xù)了大約100萬(wàn)年，并產(chǎn)生了今天仍然可以看到的巨大費(fèi)米氣泡。