幾乎每一個星系的中心,科學家都發現了超大質量黑洞的存在。它們憑藉著無與倫比的引力,統治著整個星系,也塑造著自己的星系。
銀河系也不例外,在它的中心,有一個名為人馬座A*的超大質量黑洞。據科學家計算,它的質量是太陽的400萬倍左右。即使是普通的黑洞,也可以將自己周圍的空間改造成一個不可思議的鬼蜮,更不用說這樣的超級黑洞了。在人馬座A*的周圍,科學家們同樣發現了許多不可思議的現象。
2003年,美國天體物理學家道格拉斯·芬克拜納對宇宙進行觀測的時候,發現銀河系中心附近區域有一些干擾信號。他隨機進行了一系列操作,試圖去除這些噪音,但始終沒有成功。
直到2009年,費米伽馬射線空間望遠鏡揭開了這個秘密,利用伽馬射線波段的觀測,它發現了銀河系中心的兩側有兩個巨大的氣泡狀結構,科學家們將它命名為費米氣泡。這兩個氣泡各自延伸出2.5萬光年,也就是說,它們的頂端相距達到了5萬光年。這兩個費米氣泡包裹著一片非常詭異的宇宙空間,夾雜著不同的星際氣體和宇宙射線。
自從被發現的那一天起,科學家們就對這兩個費米氣泡充滿了興趣。最近,科學家們在對費米氣泡進行觀測的時候,發現了其中的冷分子氣團。但令人驚訝的是,這些氣體竟然在高速移動,就像炮彈一樣從銀河系中被射出來,而科學家們對於這裡的機制,卻一無所知。
澳大利亞國立大學的天體物理學家Naomi McClure-Griffiths介紹了他們的發現,說:“從十年前費米氣泡被發現開始,銀河系中心的‘風’就成為了爭論的焦點。我們不僅發現了從銀河系中心噴射出的熾熱氣體,還發現了高密度的低溫氣體。這些冷氣體質量更大,所以移動起來要困難一些。”
這種冷氣體非常值得注意,因為它們就是構成恆星的基礎物質。因此,科學家們利用位於智利的阿塔卡馬探路者實驗射電望遠鏡對這裡進行了深入的觀測,通過檢測其中氫分子云的光譜來進行研究。果然,他們在費米氣泡中檢測到了兩個冷分子氣體團,其質量分別是太陽的380倍和375倍。而且,它們正在快速移動,速度分別達到了每秒240公里和300公里。
進一步的觀測顯示,它們前進的方向正充滿了高溫的氣體雲。二者很可能會結合在一起,導致低溫的氣體被破壞,融入高溫氣體中。
“星系還真的是擅長搬起石頭砸自己的腳,當它們驅散自己一部分物質的時候,也會因此失去那些用以形成恆星的物質。”McClure-Griffiths說,“如果失去太多的物質,那麼星系中就不會有恆星形成了。因此,目擊到銀河系正在損失形成恆星的氣體,是一件非常值得關注的事,它讓我們不得不陷入沉思:接下來會發生什麼?”
這個問題確實難住了科學家,別說是費米氣泡裡這兩團冷分子云,就連費米氣泡本身的成因,現在也是個謎。根據目前的研究,我們只知道費米氣泡很可能形成於幾百萬年前,其具體成因,目前有兩種猜測:
第一種說法認為,在人馬座A*附近有大量的恆星形成,同時造成了一批II型超新星的爆發,這個過程會產生大量的恆星風,這種情況下,銀河系的兩側就有可能出現巨大的氣泡結構。
第二種說法相對受到更多科學家的支持:大約在幾百萬年前,人馬座A*吞噬了一大團物質。在黑洞吸積的過程中,其事件視界之外的物質會沿著黑洞的兩極向外噴射,或者是物質在旋轉下落到黑洞的過程中,高速旋轉的吸積盤會釋放出強烈的“風”,從而導致了費米氣泡的形成。
類似的現象,我們已經在其他的星系中觀測到了,但是二者之間又有著微妙的不同之處。那些被觀測到類似現象的星系相對更加巨大,它們中心的超大質量黑洞通常比人馬座A*強大得多,恆星的形成速率也比銀河系更高,因此也能拋射出更多的物質。但是另一方面,由於距離太遠,我們又無法檢測到它們周圍的“河外星系版費米氣泡”。
這就讓問題更加複雜了,不論是恆星形成的理論還是黑洞吸積的理論,對於我們的銀河系提出的要求都太高了,它似乎達不到這樣的水準。比如,有科學家模擬了最近5000萬年的時間裡週期性的恆星形成所釋放的冷氣體量,結果顯示,在高速運動的情況下,它們的壽命都相當短,很難堅持太久。而且實際情況是,這些冷氣體雲周圍還有大量的高溫星際氣體,肯定會更加減少其壽命。因此,就算是恆星形成的理論是冷氣體雲的成因,那也只是部分原因,還有其他的部分需要科學家解釋。
另外,也有人提出了另一種解釋,認為是銀河系內部有原本慢速移動的冷氣體雲和高速移動的熱氣體雲,二者在流出銀河系的過程中夾雜在一起,形成了我們看到的高速冷氣體雲。這個說法可以調和前兩種說法的一部分矛盾,但目前還沒有人能夠成功地模擬出這個過程來。
正如約翰-霍普金斯大學的天體物理學家Enrico Di Teodoro所說的那樣:“我們仍然試圖找到氣體的釋放源,但是我們越深入地瞭解它,它就越發顯得神秘莫測。”他以主要作者的身份分析了這些氣體雲,並且將論文發表在了《自然》雜誌上。他同時也指出,他們會繼續研究這個神秘的現象。
就像McClure-Griffiths描述的一樣,銀河系正在向外釋放能夠形成恆星的物質,這些物質到哪裡去?不知道。銀河系是一直在驅散氣體嗎?它在一百多億年的歷史中驅散了多少氣體?也不知道。可以肯定,這樣的過程會影響銀河系的演化和發展。它究竟是否會改變銀河系的命運呢?那就不得而知了,希望科學家早日找到答案吧。
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