当我们仰望星空,试图窥探银河系的奥秘时,实际上看到的是它早已逝去的瞬间。由于光速有限,遥远天体发出的光需要漫长的时间才能抵达地球。在日常生活里,这种时间差微不足道,可当视角放大到星系尺度,情况便截然不同。星系内动辄以千光年计的距离,使得我们看到的1千光年外的天体,呈现的是其1千年前的模样;1万光年外的天体,则是1万年前的状态。
近期,科学家有了重大发现,在银河系内探测到一股能量波,这是人类迄今为止观测到的覆盖范围最广且传播最为稳定的星系内能量现象。这股能量波起源于银河系中心方向,其覆盖范围已延伸至银河系半径的三分之二处,距离地球最近点约2.3万光年。这意味着,我们如今观测到的这股能量波,早在2.3万年前就已开始荡漾。
此前,欧洲空间局的盖亚卫星在光学波段对银河系内恒星运动轨迹展开了长期监测。监测过程中,科学家捕捉到部分恒星存在异常的径向震荡信号,这暗示着星际空间可能存在能量扰动。然而,仅依靠光学波段观测,难以准确判断这一扰动究竟是能量波还是其他天体活动所致。
为了深入探究这一银河系内的异常扰动,一支国际研究团队联合行动。他们动用了美国的绿岸射电望远镜、钱德拉X射线天文台以及我国的郭守敬望远镜,对目标区域进行了多波段协同观测。与盖亚卫星不同,绿岸射电望远镜和钱德拉望远镜分别聚焦于射电波段和X射线波段,这两个波段是探测星际等离子体震荡、分析能量波传播特性的理想选择。
观测结果显示,这股能量波在射电波段呈现出显著的周期性强度变化。科学家运用等离子体波动模型进行拟合后发现,该能量波的传播速度约为300千米/秒,周期稳定在11.5年。其携带的总能量极为惊人,相当于10万颗太阳瞬时辐射能量的总和。科学家指出,这一规模远超常规的星系内能量扰动。普通的超新星爆发产生的能量波,在星系内传播时速度会迅速衰减,且覆盖范围有限。而这股能量波不仅传播稳定,覆盖范围还在持续扩大。
那么,究竟是什么机制引发了这股能量波呢?研究团队给出的答案是“星系核区震荡反馈”这一能量释放过程。具体而言,银河系中心超大质量黑洞周围的吸积盘,因物质吸积速率发生周期性变化,产生了剧烈的等离子体喷发。喷发出的等离子体与星际介质相互作用,进而形成了能量波。这股能量波以稳定的速度在银河系内传播,由于星际介质分布均匀,能量波在传播过程中损耗极小,从而形成了我们所观测到的大范围稳定荡漾现象,科学家将其形象地称为“银河系涟漪”。
为了弄清楚这股能量波对银河系演化的影响程度,科学家利用现有观测数据构建了银河系动力学模型。模型结果显示,这股能量波在传播过程中会持续加热星际介质,使沿途星际气体的温度升高约500K。同时,它还会轻微改变部分恒星的运行轨道。作为对比,正常星际介质的温度仅为10 - 100K,而恒星轨道的自然变化周期通常以百万年为单位。
科学家进一步指出,此次发现表明银河系的演化并非是一个平稳的渐进过程。在某些时候,星系核区的活动会产生大范围的能量反馈,以能量波的形式影响整个星系的物质分布和天体运动。这种跨尺度的能量传递过程,为解释“银河系中心活动如何调控星系整体演化”这一关键问题提供了重要线索。不过,由于目前尚不清楚这样的能量波在银河系的演化历史中出现的次数,以及每次出现对星系生命历程的具体影响程度,所以这些线索仍有待进一步深入研究。










