银河系为何“吹泡泡”？
现如今，太空时代的天文学家们可以毫不费力地通过各种波长的电磁光谱来观察宇宙的奥妙，包括从低能射电波到近似飘渺的高能量伽马射线，这不能不说是一个奇迹。
2008年6月份发射升空的美国航空航天局的费米太空望远镜并非是首次对宇宙伽马射线进行观测，但其装备的“大天区望远镜”陆续发现了一些前所未见的辐射源，这些辐射源的位置分布在1角秒（满月直径的1⁄30 ）大小的区域内。费米望远镜每三个小时生成一幅全天图像，通过累积曝光，将会揭示一些之前从未进入我们视野的细节。
美国航空航天局费米太空望远镜发现了源自银河系中心的一对巨大的气泡状伽马射线喷发结构。尽管其在全天伽马射线图（上图）中并不明显，但去除其它辐射源之后它的哑铃状特征即显现出来（下图）。两个“气泡”长度超过银道面两侧50°的范围，跨越从室女座到天鹤座的天区。点击图片查看大图。
图片提供：美国航空航天局 / DOE / 费米大天区望远镜 / 芬克贝涅博士及其它工作人员
其中一个细节显示，银河系似乎近来在向太空中“吹泡泡”。苏孟（音译）、特蕾西斯莱特和道格拉斯芬克贝涅（哈佛-史密松天体物理中心）在筛选费米望远镜获取的数据后发现，一对庞大的长达25,000光年的双泡状结构呈现在眼前。由于这种泡状结构并不十分明显，因此此前并未被发现。研究组费尽周折，在遮挡住明亮的辐射源并去除遍及全天的伽马射线背景辐射“雾”之后才将其完整呈现出来。
有意思的是，早在几十年前就已经有迹象表明这些泡状结构的存在。上世纪90年代时，德国X射线天文台ROSAT所勾勒出的圆锥形弧线就与泡状结构的边缘是一致的。而后，美国航空航天局的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）也探测到在相应的泡状结构内部存在“微波弥漫区”。其它的太空探测器也有不同的证据证实了这一现象。芬克贝涅解释说：“之前确实有迹象，但也仅仅是迹象。”
真正的突破来自于去年。当时，格里高利多布勒（圣芭芭拉加州大学）、芬克贝涅以及其它人在威尔金森探测器探测并绘制的银心上下分布图上发现了伽马射线辐射弥漫区。芬克贝涅回忆说：“当我建议进一步研究数据并想看看我们看到的模糊边缘是否真实存在时，我们就把这个发现提交了上去。直到2009年12月，我认为或许确实有东西存在。”
按照美国航空航天局的示意图上所描绘的，费米伽马射线望远镜所观测到的双“气泡”在X射线和射电波长均有显现。
美国航空航天局 / 戈达德太空飞行中心
许多星系都呈现出双泡状物质喷流并且伴有核心区域喷发出的能量，不过“费米气泡”已然超越了这种简单的解释。其中一个可能的原因就是，银河系中心隐藏的超大质量黑洞产生的能量释放或是吞噬其范围内的大质量物质所产生的“饱嗝”。当冲击波进入银河系两极区域时，激发电子并释放出伽马射线。尽管如此，苏孟及其同事在刚刚发表的《天体物理学报》文章中指出，两极物质喷发呈现出如此完美对称或者说如此大范围，并且近似圆形的情况是非常少见的。
另一种可能性就是，在拥挤的星系中心近来有一次恒星所形成产生的爆发。正如NGC 3079星系中所发生的那样，从星系中心喷发出高大的气柱。
气泡结构的光谱呈现出峰值能量高于全天区弥散伽马射线的状态。
图片提供：美国航空航天局 / DOE / 费米大天区望远镜 / 芬克贝涅博士及其它工作人员
费米“气泡”周围有清晰的边界，或许刚好标示出其正在扩展的冲击波边缘，不过费米望远镜所记录的伽马射线光谱非常“强劲”（几乎全部由高能辐射所构成）——这和理论学家们所期望的由星暴产生的喷流并不相同。
不过令人疑惑不解的是双气泡结构亮度均匀统一——其边缘并非非常明亮（此为星暴假说的证据）或者是中心非常明亮（此为黑洞喷发假说的证据）。“所以其中肯定不止一种现象在发生。”芬克贝涅说。不论怎样，气泡结构肯定是在过去一千万年内或者更近的时期形成的。
“这些假说需要我们生活在一个特别的时代，”芬克贝涅说，“我们常常喜欢假设一开始所有事情都处于一个稳定的状态中，并且现有的东西并无任何特别之处。看到这些结构，我们要重新审视一下了。”
如果有更多的费米望远镜观测结果，将会有助于弄清楚气泡结构的准确形状，但恐怕将不会有助于搞清楚它形成的原因。或许今后更多的突破将来自于普朗克太空望远镜的微波观测，该项目目前正在进行中；抑或是来自德国尚未发射升空的太空实验EROSITA（伦琴扩展巡天计划成像望远镜阵列）。
原文请见：http://www.skyandtelescope.com/news/home/107302599.html
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