银河系中心的一个惊人发现迫使科学家重新思考被称为费米气泡的巨大结构是如何形成的。科学家们在银河系核心的巨大高温云层（被称为费米气泡）中发现了隐藏的致密冷气体囊。这一发现与现有的关于这些气泡形成机制的理论相矛盾，表明它们比以往认为的要年轻得多。
北卡罗来纳州立大学物理学副教授、该研究的通讯作者 Rongmon Bordoloi 表示：“费米气泡是由巨大的热气体组成的结构，延伸至银河系盘面的上方和下方，从银河系中心向各个方向延伸约 25000 光年，总高度达 50000 光年。 ”
“费米气泡是一个相对较新的发现——它们是在 2010 年首次被‘看到’伽马射线的望远镜发现的——关于它是如何发生的，有不同的理论，但我们确实知道这是一个极其突然和剧烈的事件，就像火山爆发一样，但规模巨大。”
为了更详细地研究这些气泡，Bordoloi 和他的团队使用了美国国家科学基金会的绿岸望远镜（NSF GBT）。这架射电望远镜使他们能够收集气泡内部气体成分及其移动速度的高分辨率数据。他们的观测灵敏度是早期巡天的两倍，使他们能够揭示这些巨大结构中更精细的细节。
费米气泡内的大部分气体温度约为100万开尔文。然而，研究小组也发现了一些令人惊讶的发现：气泡内散布着浓密的中性氢气云，每个云的质量都相当于几千个太阳质量，距离银河系中心12000光年。
“相对于费米气泡的其余部分，这些中性氢云是冷的，”太空望远镜科学研究所的 ESA-AURA 天文学家兼论文合著者安德鲁·福克斯 (Andrew Fox) 说。
“它们的温度约为 10000 开尔文，比周围环境至少低 100 倍。在费米气泡内找到这些云就像在火山中找到冰块一样。”
来源：NSF/AUI/NSF NRAO/P.Vosteen
它们的存在令人惊讶，因为核流出的高温（超过 100 万开尔文）、高速环境应该会迅速摧毁任何较冷的气体。
“在像费米气泡这样的极端环境下，冷气体与热流出气体相互作用的计算机模型表明，冷云应该会迅速毁灭，通常在几百万年内，这个时间尺度与对费米气泡年龄的独立估计相符，”博尔多洛伊说。“如果费米气泡的年龄达到或超过1000万年，这些云层根本不可能存在。”
“这一发现之所以更加引人注目，是因为它与哈勃太空望远镜（HST）的紫外线观测结果相得益彰，”博尔多洛伊说道。“这些云层位于哈勃太空望远镜先前观测到的视线范围内，哈勃太空望远镜探测到了高度电离的多相气体，温度范围从一百万开尔文到十万开尔文——这正是冷气体蒸发时的温度。”
研究小组还计算出了气体移动的速度，进一步证实了其年龄。“这些气体的移动速度约为每小时一百万英里，这也标志着费米气泡是近期形成的，”博尔多洛伊说。“恐龙在地球上漫游时，这些云层并不存在。在宇宙时间尺度上，一百万年不过是眨眼之间。”
“我们认为，这些冷云是从银河系中心卷起的，并被形成费米气泡的极热风吹到高空，”绿岸天文台天文学家、论文合著者杰伊·洛克曼说道。“就像地球上没有云层追踪风的运动，我们看不到来自银河系的热风，但可以探测到它携带的冷云发出的射电辐射。”
这一发现挑战了目前关于冷云如何在银河系中心极端高能环境中生存的理解，对外流如何与周围环境相互作用提出了强有力的经验约束。这些发现为模拟星系反馈和演化提供了关键基准，重塑了我们对能量和物质如何在星系中循环的认识。
编译自/scitechdaily