銀河盤上方和下方的巨大熱氣結(jié)構(gòu)可能是由于過去銀河中心的高能活動產(chǎn)生的沖擊波所致。由Spektrum-Rentgen-Gamma(SRG)天文臺上的eROSITA X射線望遠鏡進行的首次全天候調(diào)查顯示，銀河系中有一個沙漏狀的大型結(jié)構(gòu)。這些“ eROSITA氣泡”與十年前在更高能量下檢測到的費米氣泡具有驚人的相似性。這些特征最可能的解釋是過去從銀河系中心注入大量能量，導致我們銀河系的熱氣包層受到?jīng)_擊。

天文學家已經(jīng)在eRGITA X射線望遠鏡在SRG上制作的第一張全天空勘測圖中發(fā)現(xiàn)了一個顯著的新特征：銀河系平面下方的熱氣巨大圓形結(jié)構(gòu)，占據(jù)了大部分南部天空。北部天空中類似的結(jié)構(gòu)“北極極地”早已為人所知，并且被認為是古老的超新星爆炸的痕跡。總而言之，北部和南部的結(jié)構(gòu)讓人想起從銀河系中心出現(xiàn)的單個沙漏形氣泡。

Institute)從事eROSITA研究的資深科學家邁克爾地球外物理學(MPE)。eROSITA每六個月掃描一次整個天空，數(shù)據(jù)使科學家能夠?qū)ふ腋采w整個天空很大一部分的結(jié)構(gòu)。

eROSITA起泡。在此偽彩色圖中，突出顯示了能量為0.6-1.0 keV時的擴展發(fā)射。點源的貢獻被刪除，縮放比例被調(diào)整以增強我們銀河系中的大規(guī)模結(jié)構(gòu)。圖片來源：蒂賓根大學

界限分明

eROSITA在其中能帶(0.6-1.0 keV)觀察到的大規(guī)模X射線輻射表明，氣泡的固有尺寸為幾千帕斯卡(或長達50,000光年)，幾乎與整個銀河系一樣大道路。這些“ eROSITA氣泡”與費米望遠鏡在伽馬射線中檢測到的眾所周知的“費米氣泡”具有驚人的形態(tài)相似性，但更大且更有活力。

這項研究的第一作者彼得·普雷德希爾指出：“這些氣泡的尖銳邊界很可能是由于從銀河內(nèi)部向銀暈中大量注入能量而引起的沖擊。” “以前已經(jīng)對費米氣泡提出了這樣的解釋，而現(xiàn)在有了eROSITA，它們的完整程度和形態(tài)已經(jīng)變得明顯。”

這一發(fā)現(xiàn)將幫助天文學家了解銀河系及其他星系及其周圍物質(zhì)的宇宙循環(huán)。宇宙中大多數(shù)普通(重子)物質(zhì)是我們的眼睛看不見的，我們用光學望遠鏡觀察到的所有恒星和星系都不到其總質(zhì)量的10%。預計大量未觀測到的重子物質(zhì)將留在脆弱的光環(huán)中，像繭一樣包裹在銀河系周圍，而宇宙網(wǎng)中它們之間的細絲也是如此。這些光環(huán)很熱，溫度高達數(shù)百萬度，因此只有對高能輻射敏感的望遠鏡才能看到。

eROSITA(黃色)和費米氣泡(紫色)的示意圖。銀河盤帶有螺旋臂，并標出了太陽系的位置。eROSITA氣泡比Fermi氣泡大得多，表明這些結(jié)構(gòu)的大小與整個星系相當。圖片來源：蒂賓根大學

巨大的能量釋放

現(xiàn)在，用eROSITA觀測到的氣泡追蹤到了銀河系周圍這個熱氣包裹層中的擾動，這是由于恒星形成爆發(fā)或銀河系中心超大質(zhì)量黑洞的爆發(fā)引起的。雖然現(xiàn)在處于休眠狀態(tài)，但黑洞很可能在過去是活躍的，可以將其與活躍的銀河核(AGN)相連，并在遙遠的星系中看到迅速增長的黑洞。無論哪種情況，形成這些巨大氣泡所需的能量必須在10 ^ 56 ergs時是巨大的，相當于釋放了100,000個超新星的能量，并且與AGN爆發(fā)的估計相似。

eROSITA首席研究員安德里亞·梅洛尼(Andrea Merloni)補充說：“此類爆發(fā)留下的疤痕需要很長時間才能治愈這些光環(huán)。” “科學家一直在尋找過去許多星系周圍這種暴力活動的巨大指紋。” 現(xiàn)在，eROSITA氣泡為銀河系核心與它周圍的光環(huán)之間的大規(guī)模相互作用提供了有力的支持，這些相互作用足以擾亂銀河系繞銀河系介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，能量含量和化學富集。

俄羅斯SRG天文臺首席科學家Rashid Sunyaev指出：“ eROSITA目前正在完成對整個天空的第二次掃描，使它發(fā)現(xiàn)的氣泡發(fā)出的X射線光子數(shù)量翻了一番。” “我們需要做大量的工作，因為eROSITA數(shù)據(jù)使我們可以挑選出高度電離的氣體發(fā)出的許多X射線光譜線。這意味著我們可以敞開大門來研究化學元素，它們的電離程度，氣泡中發(fā)射氣體的密度和溫度，并確定沖擊波的位置并估計特征時標。”

eRosita和Fermi氣泡(分別為藍色/綠色和橙色)的外觀示意圖，如果我們的視野超出了可見光范圍，并且-圖賓根位于赤道附近。實際上，只有eRosita氣泡的北部在Tübingen上方。圖片來源：蒂賓根大學

蒂賓根大學天文學與天體物理研究所(IAAT)是德國eRosita財團的核心機構(gòu)之一;它參與了望遠鏡的七個攝像機的開發(fā)以及其他發(fā)射前的活動，包括對在軌背景的評估和對運行中的天文臺的模擬。自調(diào)查開始以來，蒂賓根的科學家一直在對數(shù)據(jù)進行分析，重點研究銀河系物體，例如積聚的中子星，黑洞，超新星殘留物，當然還有新發(fā)現(xiàn)的eRosita氣泡。

“我們才剛剛開始詳細研究這種巨大的結(jié)構(gòu)，隨著調(diào)查的進行，每天都會有更多的攜帶更多信息的光出現(xiàn)。不久，我們將能夠探查氣泡各個部分的物理條件。 eRosita可以做到，并且有望使我們更好地了解我們自己的星系和其他星系的現(xiàn)在和過去IAAT的高級科學家Victor Doroshenko說：“在這里觀察到各種形式的星系核活動。令我最驚訝的是它的巨大結(jié)構(gòu)，而且在我們的大多數(shù)歷史中都沒有被注意到。這是因為只有全天候的X射線視圖才能顯示出如此大的結(jié)構(gòu)，這確實具有挑戰(zhàn)性，并且涉及巨大的技術挑戰(zhàn)，直到最近才可以克服。即使到現(xiàn)在，如此規(guī)模的項目也需要許多機構(gòu)和國家的共同努力，我很高興IAAT能夠在這里保持競爭力，” Doroshenko補充說。

eROSITA X射線望遠鏡于2019年7月13日在Spektr-RG任務中發(fā)射升空。其大采集面積和寬視場是專為進行X射線深空全天候測量而量身定制的。在六個月的時間(2019年12月至2020年6月)中，SRG / eROSITA完成了對能量為0.2-8 keV的整個天空的首次測量，比現(xiàn)有的僅有的使用X射線成像望遠鏡的全天空測量要深得多，由ROSAT在1990年以0.1-2.4 keV的能量完成。

第一次eROSITA全天空調(diào)查對天空地圖的初步分析表明，已檢測到超過一百萬個X射線點源和大約20.000個擴展源。這與eROSITA之前已知的X射線源總數(shù)相當，甚至可能超過。大約80%的點源是遙遠的活動星系核(AGN)，但在銀河系中也有大約20%的日冕活動恒星，包括大約150個行星托管恒星。