银河系的 eROSITA 气泡巨大而遥远
2020 年，天文学家在银河系中心或附近发现了一个巨大的沙漏形结构。这个结构被称为“eROSITA 气泡”，人们提出了几种不同的假设来解释它们的确切性质。现在，一个由中国和欧洲科学家组成的研究小组绘制了该地区的高分辨率地图，并发现证据表明，其中两个最突出的特征并不是独立的。eROSITA 气泡被视为二维结构，是由俄罗斯-德国 Spectrum-X-Gamma 高能天体物理空间天文台于 2019 年发射的 eROSITA X 射线望远镜首次探测到的。它们的形状与十年前发现的从银河系中心凸出的“费米气泡”非常相似。
虽然两个费米气泡是通过检测它们发射的伽马射线和 X 射线辐射来观察到的，但 eROSITA 气泡被视为软 X 射线 - 高能光子，但能量低于用于对骨骼进行成像的 X 射线，且比伽马射线的能量低得多。
eROSITA 气泡总体上比费米气泡更大、能量更高，在银河系平面的上方和下方都有准圆形叶瓣，北部气泡有两个显著特征：北极支线 (NPS) 和莲花瓣云 (LPC)。在二维 X 射线图上，它们显示为两个独立的特征，它们可能是两个不同的三维结构，恰好构成了一个二维气泡。
有两种相互矛盾的假设来解释 eROSITA 气泡：要么是银河系中心吹出的一对 10,000 秒差距级的巨型气泡，要么是太阳区域内一个 100 秒差距级的结构，恰好位于银河系中心的方向。（一秒差距是 3.26 光年。）eROSITA 气泡的三维结构尚不清楚；由于它们是二维的，因此它们可能看起来像是其他现象的阴影。
“这两张图片中涉及的能量相差三到四个数量级，”合肥中国科学技术大学天文学家、新研究的主要作者刘腾说。“因此，这一解决方案对银河系的结构和历史具有重要影响。”
虽然天文学家无法确定 eROSITA 气泡 X 射线发射的距离，但他们已经测量了银河系尘埃云的距离。刘领导的一项早期研究确实发现了三个孤立的尘埃云，距离为 500 到 800 秒差距，其形状与 eROSITA 气泡上的 X 射线阴影完全匹配，这意味着气泡距离更远。发射极化无线电波的激波锋连接着北极支线和莲花踏板云。
该研究还发现，北部eROSITA气泡的外边界可以很容易地解释为一个以银河系中心为根基的倾斜三维模型，并得出结论，eROSITA气泡的规模约为10,000秒差距，建立在银河系中心。
eROSITA 气泡的三维斜杯模型。
为了解决这个角度问题，刘和他的队友避免分析 eROSITA 气泡的主体。他们专注于研究气泡是巨大的遥远气泡还是太阳附近的小结构。刘说，我们没有进行定量计算，“而是通过肉眼观察一些形态特征，这些特征的存在为回答这个问题提供了有力的证据。”
尤其是，从三维尘埃云的投影形状来看，可以推断出 NPS 和 LPC 距离遥远，至少有 1,000 秒差距。在这两个特征之间的暗区发现了无线电发射弧（“暗”表示没有 X 射线），这归因于气泡前部的冲击波。匹配 NPS 和 LPC 的外边界提供了一种确定北部气泡边界的方法。
这种边界定义可以很容易地描述为以银河系中心为根基的三维杯状模型视线的切线。由此，该小组得出结论，NPS 和 LPC 不是独立的遥远特征，而是由一个单一的巨大气泡组成的。他们确定，北部 eROSITA 气泡很可能是根部位于银河系中心的 10,000 秒差距气泡，由能量注入吹出。
南气泡的边界不像北气泡那样清晰，由于 X 射线辐射较弱，并且在无线电频谱中可以看到一些复杂的特征，它似乎比北气泡更细长且倾斜度更小。因此，无法确定上述南“杯”是开放的还是真正封闭成气泡。
刘教授表示，所采用的视觉方法相对简单，这表明“要解决一个问题，一个人需要的不一定是博士学位，而是一个想法。”
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