宽度达45000光年！银河系两侧的巨型气泡，到底是什么

　　2003年，当天文学家对银河系中心进行观测的时候，意外发现了一些奇怪的宇宙信号。他们试图利用宇宙微波背景辐射或者暗物质等机制来进行解释，但都无法达到完美。一时之间，这种神秘的微波迷雾成为了困扰天文学家的一大谜题。
　　2008年，美国宇航局的费米伽马空间望远镜发射升空，进入近地轨道，翻开了人类观测高能辐射宇宙的新篇章。
　　仅仅1年之后，费米望远镜就取得了重大观测成果。它对天文学家发现的银河系中心两侧的神秘微波迷雾进行了观测，发现了在银河系上方和下方分别延伸了25000光年的巨大气泡状结构，天文学家因此将其命名为费米气泡。这两个气泡在电磁波谱的最高能频段伽马射线频段发出了明亮的光。
　　费米气泡的发现，刷新了人类对银河系形状的认知。原本大家以为银河系是非常扁平的，没想到在其上方和下方还隐藏着人类未知的结构。
　　不仅如此，在2020年的时候，一台名为eROSITA的X射线望远镜取得了另一个发现，那就是另一对气泡。这对气泡在能量略低于伽马射线的X射线波段发出光芒，但其体型却更加巨大，达到了惊人的45000光年！要知道，通常我们所说的银河系半径，也只有50000光年左右。
　　对于这两个巨大气泡的形成，天文学家一直有不同的见解。最近，日本科学家YutakaFujita利用计算机进行模拟，找到了一种可以同时解释两对气泡形成的理论，并在最近的《皇家天文学会月报》上发表了他的最新研究成果。
　　多年以来，天文学家一直认为，这几个气泡和银河系中心的超大质量黑洞人马座A有关。不过，它们为何会在伽马射线和X射线波段释放出光芒，仍然难以确定。我们知道，人马座A虽然质量达到了太阳的400万倍，但它非常平静，不像其他活跃星系核那样疯狂地吞噬。
　　不过，既然是黑洞，附近又有密集的星际尘埃、气体乃至恒星，人马座A偶尔也会大开杀戒。当它进行吞噬的时候，势必会对周围空间产生影响，或许费米气泡和eROSITA气泡的形成就与人马座A的吞噬过程有关。
　　当物质向黑洞下落的时候，它们会因为相互剧烈摩擦而产生热量和光芒。其中一部分物质会被黑洞的磁场引导并加速，最终以接近光速的水平从黑洞的两极射出，形成等离子体喷流。这种喷流由于速度极高，因此又被称为相对论性喷流，有的时候，这样的喷流甚至能在宇宙空间穿梭数百万光年之远。
　　除了相对论性喷流之外，黑洞周围还会形成宇宙风。带电粒子流被黑洞周围的物质甩动，抛射到宇宙空间。
　　别看今天的人马座A非常平静，但它不是一直这么沉寂的。天文学家通过详细的观测，还是能够看到它在历史上活动的迹象的，费米气泡就是其中一个遗迹。通过对这些遗迹的观测，天文学家是可以追溯银河系中心黑洞的活动历史及其方式的。
　　为了进行这项研究，Fujita利用了铃木X射线卫星的数据。铃木卫星是由美国宇航局和日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）共同运营的观测设备，虽然它现在已经退役，但此前曾经收集了大量的X射线数据。Fujita利用关于气泡的X射线数据进行了数值模拟，尝试在模型中通过黑洞进食的过程形成这些气泡。
　　通过本次模拟，他准确地再现了X射线结构的温度曲线。Fujita发现，黑洞周围快速移动的高能的宇宙风会撞击周围星际空间相对脆弱的气体，其产生的冲击波会在等离子体之间回荡，这就会导致X射线的出现。
　　在论文中，Fujita指出：我们的研究表明：X射线气体的密度、温度和冲击时间曲线的组合可以成为描述能量注入机制的特征。通过比较数值模拟的结果和观测结果，我们可以证明这些气泡是由来自银河系中心的快速风产生的，因为它产生了强烈的反向冲击，并重现了那里观察到的温度峰值。
　　根据他的研究，最有可能的情况是：在吞噬的过程中，黑洞吹出的风以每秒1000公里（约621英里）的惊人速度抛射出去，这个事件在1000万年的时间尺度下被识别出来，并且应该是在最近一段时间才结束。
　　他认为，这种黑洞风和天文学家在活跃星系核中发现的外流很相似，或许是调节星系及其中心的超大质量黑洞生长的关键机制。它在向外传播的过程中，大量的带电粒子和周围的星际介质相互碰撞，这个过程中产生的冲击波被反弹回气泡之中。这种反复的震荡会导致气泡内的物质升温，从而发光。
　　他还研究了来自银河系中心的单一爆发性事件的可能性，发现这种情况下无法形成费米气泡。这也进一步表明，来自银河系中心的缓慢、稳定的宇宙风是这些气泡结构的最有可能的产生原因。并且他相信，这种宇宙风只能来自人马座A，而不是另一个组成部分银河系内的恒星风。