天文学家在探索银河系中心的费米气泡时,意外揭开了一项惊人发现:这些由高温等离子体构成、形似巨大沙漏的神秘结构内部,竟然藏匿着庞大的冷氢云团。这一发现不仅为理解费米气泡的起源和演变提供了宝贵线索,还可能颠覆我们对银河系中心超大质量黑洞活动历史的认知。
费米气泡,这一对壮观的双生球体,自银河系中心向上下延伸,跨度惊人,达到约5万光年,近乎占据了银河系长度的一半。这些气泡仅能通过伽马射线观测到,且与另一个神秘的X射线结构——eROSITA气泡相互交织,共同构成了银河系中心复杂的天文景象。
科学家们利用位于西弗吉尼亚州的格林班克射电望远镜,深入探究费米气泡的秘密时,意外发现了这些隐匿于高温气泡深处的冷氢云。这些云团大小不一,最小的也有约13光年,最大的更是达到了91光年,每一个都远超太阳系的规模。
研究团队推测,这些冷氢云可能是数百万年前,从银河系中心喷发出来的更大结构的残留部分。北卡罗来纳州立大学物理系副教授荣蒙·博多洛伊表示:“我们可以将其比作将冰块放入沸水中,小冰块会迅速融化,而大冰块则会持续更久,尽管也在逐渐溶解。我们相信,这些星云正是那些更大结构的残余,目前正受到银河系星系风的侵蚀。”
此次发现还暗示,银河系中心的超大质量黑洞可能在比先前认为的更近时间内,经历了一次剧烈的物质喷发。博多洛伊进一步解释:“从理论上讲,这些气云在高温环境中本不应存活如此之久,但它们确实存在。这为我们提供了一种‘计时器’:它们的存活表明,银河系中心的黑洞在数百万年前刚刚爆发过。在宇宙的时间尺度上,这只是短暂的一瞬。”
费米气泡于2010年被美国宇航局的费米伽马射线空间望远镜首次发现,尽管其规模宏大,却只能通过伽马射线进行观测。气泡内部的等离子体温度极高,超过100万开尔文。科学家们推测,这些气泡可能是银河系中心超大质量黑洞在古代一次剧烈喷发后形成的。当时,黑洞向银河系平面的上下方喷射出两股强大的物质射流,将附近的物质席卷并抛向太空。
新发现的冷氢云可能是那次喷发物质的残余。博多洛伊指出,这些冷氢云在被卷入费米气泡时,其原始规模可能远超现在,否则无法在如此高温的环境中存活至今。这些云团位于费米气泡内部,距离银河系中心约1.3万光年,它们的存在为我们揭示了银河系中心黑洞活动的更多细节。
这一发现对于解开费米气泡的年龄谜团具有重要意义,因为它极大地限制了费米气泡的形成时间范围。这一时间范围反过来又表明,每当大量物质落入银河系中心的超大质量黑洞时,它可能会经历剧烈的、间歇性的爆发,且最近一次爆发的时间比之前认为的更近。然而,关于我们星系中黑洞爆发的确切时间,仍是一个待解之谜。
博多洛伊总结道:“费米气泡以及最近发现的eROSITA气泡等特征表明,银河系中心在过去比我们曾经认为的要活跃得多。这些发现无疑为我们探索银河系中心的奥秘开辟了新的道路。”