星系和暗物质秘史隐藏在费米泡泡中

　　从星系中心喷发的＂气泡＂隐含了人们理解暗物质性质和星系历史的关键信息，银河系与其它的星系相比显得安静而祥和，但银河系的过去不是处于＂风平浪静、风调雨顺＂的状态。2010年，哈佛-斯密森尼天体物理学中心的科学家首次发现了一对上下贯通的＂费米泡泡＂，＂气泡＂从银河系中心的圆盘向两端垂直伸展，好似两朵惊艳绽放的花苞，气泡延伸的长度达到了数万光年。
　　＂费米泡泡＂呈现巨型气柱的外型，超级气泡实际上是从银河系中心喷发的辐射气体，其中隐含了在数百万年前发生的狂暴事件，科学家给出了一种可能性最大的解释，在银河系中心隐居的黑洞吞食了丰盛美味的＂大餐＂，周围巨量的气体和尘埃物质被卷入黑洞，相当于数百倍、数千倍太阳质量的气体物质被黑洞吞没，在吞噬巨量气体物质的同时，黑洞沿银河系圆盘中心的轴线向两端喷出了巨量的辐射粒子。
　　1月6日，三位发现＂费米泡泡＂的天体物理学家——道格拉斯·芬克拜纳，特雷西·斯莱特尔和苏孟在全美天文学会冬季大会上发表了了新的见解，他们和卡福利基金会的科学家共同探讨了辐射气泡的物理学机制问题。对费米气泡现象的观测和分析有助于理解银河系的演变史，随着研究活动的进展，科学家甚至找到了暗物质存在的线索。
　　麻省理工学院（MIT）和卡福利-MIT合作研究所的天体物理学和空间科学研究员苏孟解释说，他们的研究成果表明，银河系中心的黑洞在数千万年前表现得异常活跃，现在则回归到相对平静而稳定的状态，安静而祥和的表象掩盖了银河系在过去发生的汹涌澎拜场景。在发现＂费米泡泡＂之前，科学家只是讨论黑洞在过去出现异常活跃的可能，但没有任何的观测证据能够证实他们的猜测的推断，费米气泡的发现改变了证据不足的窘境。
　　其它星系的中心也有类似的辐射气泡，科学家现在有一点不能确定，费米气泡和其它类型的辐射气泡是否遵循相同的物理机理，费米气泡的形成有独特的物理机制，高能伽玛射线发出了极为明亮的光芒，但其它星系距离地球十分遥远，天文学家很难在地球上观测到从星系中心喷发的伽玛射线。天文学家选择了X-射线、射电和微波的观测手段，尽可能发现从遥远星系的中心喷发的辐射气泡。
　　未来将会产生更为精准的观测技术，科学家将在多个波段观测费米气泡，在观测技术的帮助下，科学家将会表达更多的见解，可以将银河系中心和其它星系中心的辐射气泡进行比较，确定不同辐射的气泡是否遵循了相同的物理机理，从中揭示了银河系中心辐射气泡的特性，展现银心三百万到四百万年前的景观。费米气泡的研究意义体现在多个方面，天体物理学家在寻找暗物质的过程中第一次发现了银心气泡，对费米气泡的深入研究有助于人们揭示暗物质的痕迹，星系中心是产生辐射气泡的源泉。
　　科学家甚至认为，黑洞＂气泡＂是发现暗物质踪迹的最佳场所之一，从星系中心喷出了过量的伽玛射线，科学团队从中寻找暗物质活动的证据。暗物质粒子的相互作用可能产生了过量的伽玛射线。天体物理学家对费米气泡性质的彻底了解有利于发掘过量伽玛射线的来源。科学家猜测，暗物质发射了过量的伽玛射线，总的伽玛射线信号源可能包含了暗物质的部分，也包含了其它物质的部分，仅有的普通物质不能解释过量的伽玛射线辐射。
　　麻省理工的助理教授特雷西·斯莱特尔解释说，在有些得到普遍认可的暗物质理论模型中，科学家期待从银河系中心发出的辐射比从其它区域发出的辐射更加强烈而明亮。对银河系中心辐射气泡观测的放弃不是天文观测的最好选择，科学家在银河系中心的伽玛射线图谱中似乎找到了暗物质的蛛丝马迹，线索的不断增加可能最终导致暗物质的发现。
　　哈佛大学的天文学和物理学教授、哈佛-斯密森尼天体物理中心天体理论和计算研究所的芬克拜纳解释说，在科学发现的过程中时常出现＂无心插柳柳成荫＂的现象，就像期待的人和事偏偏不来，不期待的人和事偏偏来了。多少有些讽刺意味，科学家在寻找暗物质的过程中偏偏发现了＂费米泡泡＂，人们似乎可以推断，科学家在研究费米气泡的过程中却发现了最大科学奥秘之一的暗物质。
　　（编译：2015-1-28）
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