令人驚訝的宇宙云被比作在火山中尋找冰塊

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了 11 個(gè)出乎意料的冷氫云隱藏在費(fèi)米氣泡的過熱湍流中，這一發(fā)現(xiàn)類似于在火山內(nèi)發(fā)現(xiàn)冰塊。

這費(fèi)米氣泡是兩個(gè)能量極高的氣體瓣，在銀河系盤上方和下方延伸 25,000 光年，總高度為 50,000 光年。

這些仍然神秘的結(jié)構(gòu)于 2010 年由費(fèi)米伽馬射線太空望遠(yuǎn)鏡揭露，并因此得名。它們起源于銀河系比例的爆發(fā)，可能來自銀河系的中心黑洞，并且正在移動(dòng)每小時(shí)數(shù)百萬英里.

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現(xiàn)在，利用美國國家科學(xué)基金會(huì)綠岸望遠(yuǎn)鏡 （NSF GBT） 的獨(dú)特功能，天文學(xué)家對(duì)費(fèi)米氣泡進(jìn)行了有史以來最深的射電巡天，靈敏度是之前調(diào)查的兩倍，并發(fā)現(xiàn)了 11 個(gè)相對(duì)涼爽的中性氫云嵌入這些極端環(huán)境中。

銀河系擁有許多暴力環(huán)境，費(fèi)米氣泡是最強(qiáng)烈的。這里的等離子體溫度達(dá)到 100 萬開爾文（999,730 攝氏度）左右，因此發(fā)現(xiàn)至少低 100 倍或約 10,000 開爾文的氫云令人驚訝。

事實(shí)上，在費(fèi)米氣泡中看到如此相對(duì)寒冷的氫云，就像“在火山里發(fā)現(xiàn)冰塊”一樣。解釋安德魯·?？怂梗胀h(yuǎn)鏡科學(xué)研究所天文學(xué)家，也是研究合著者。

這一發(fā)現(xiàn)提出了一個(gè)存在主義的銀河難題：“我們不知道冷氣體可以在這些極端的流出中生存。這挑戰(zhàn)了我們對(duì)星系如何回收和排出物質(zhì)的理解，”說北卡羅來納州立大學(xué)天體物理學(xué)家、該研究的首席研究員 Rongmon Bordoloi。

氫云的質(zhì)量和大小各不相同。已經(jīng)更清楚地解析的 8 個(gè)質(zhì)量高達(dá) 1,470 個(gè)太陽質(zhì)量，長度在 13 到 91 光年之間。它們也是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最高緯度氫云，距離銀河系中心約 13,000 光年。

鑒于它們的結(jié)構(gòu)和充滿能量的環(huán)境，天文學(xué)家估計(jì)氫云可能已有數(shù)百萬年的歷史。這與對(duì)費(fèi)米氣泡本身年齡的獨(dú)立估計(jì)相匹配，挑戰(zhàn)了其他地層模型，這些模型表明氣泡的年齡可能長達(dá)數(shù)千萬年。

“如果費(fèi)米氣泡有 1000 萬年或更早的歷史，那么云就不可能存在，”解釋博爾多洛伊。

它們推斷的年齡表明，氫云被核風(fēng)或從銀河系核流出帶入費(fèi)米氣泡。這種風(fēng)以每秒數(shù)百公里的速度吹出，負(fù)責(zé)在整個(gè)星系中循環(huán)質(zhì)量和能量，將其從銀河系中心循環(huán)到銀河系暈。

杰伊·洛克曼 （Jay Lockman），綠岸天文臺(tái)天文學(xué)家，研究合著者，澄清云在揭示核風(fēng)方面的重要性：“就像除非有云層跟蹤它，否則你看不到地球上的風(fēng)的運(yùn)動(dòng)一樣，我們看不到來自銀河系的熱風(fēng)，但可以檢測到它攜帶的冷云的無線電發(fā)射。

與在地球上一樣，這些云是短暫的，預(yù)計(jì)壽命長達(dá) 800 萬年——在銀河系時(shí)間尺度上是彈指一揮間。事實(shí)上，它們已經(jīng)發(fā)生了很大變化，并且可能是被周圍等離子體碎片化的更大云的一部分。相反，由于熱不穩(wěn)定性，氫云可能從周圍的等離子體中凝結(jié)出來。

總體而言，這項(xiàng)研究具有普遍意義。在費(fèi)米氣泡的混亂中發(fā)現(xiàn)如此涼爽的氫云不僅與銀河系有關(guān)。它還有助于改進(jìn)星系演化模型，重塑天文學(xué)家對(duì)宇宙中物質(zhì)和能量如何在整個(gè)星系中循環(huán)的理解。

這項(xiàng)研究發(fā)表在天體物理學(xué)雜志快報(bào).

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