2010年，天文學家在費米伽瑪射線太空望遠鏡的幫助下，發現了兩個巨大的泡泡，釋放著大量的高能輻射：

○ 費米氣泡是兩個由熱氣團和宇宙射線組成的巨大球體，它們高高地聳立在銀河系上下，覆蓋的區域大致與銀河系一樣大。這兩個巨大的太空氣泡可能是由銀河系中心物質的強烈外流所推動的。| 圖片來源：NASA Goddard

最近，位于南極洲的冰立方發現了10個來自泡泡的超高能量中微子，這使得一些天體物理學家推測，或許那里正在發生著一些瘋狂的亞原子相互作用。他們最終得出的結論是：這些所謂的費米氣泡比我們想象的還要神秘。

一種可能是，在數百萬年之前，SgrA*在“大吃一頓”之后開始消化不良，而落向黑洞的物質的溫度升高，在電和磁力的作用下扭轉出了一段復雜的舞蹈，使它們在落入黑洞之前，可以逃脫有去無回的邊界——事件視界的魔爪。這些物質充滿了令人難以置信的能量，乘著被加速到接近光速的粒子噴流，從星系中心向外疾馳而去。當它們逃到安全的地方時，這些粒子開始擴散并且變薄，但直到今天，它們仍能維持著有活力的能量狀態。

還有一種可能性是，曾有一顆離SgrA*過于靠近的恒星被撕成了碎片，于是在一個劇烈的過程中一次性地釋放出了所有的引力能，導致了這些氣泡的形成。

又或許，這一切與SgrA*并無關系，而是核心中的眾多恒星——可能是數十甚至數百顆致密的恒星，在同一時間變成了超新星，然后將這些氣體噴射到銀河系之外。

當然，也可能以上假設都不成立。

天文學家認為伽瑪射線是通過宇宙射線在氣泡內產生的，而宇宙射線本身就是高能粒子。這些粒子中的大部分是電子，但也可能還有一些更重的家伙，它們四處亂撞，撞擊出了獨特的伽瑪射線。

但伽瑪射線并不是高能粒子能產生的唯一事物。有時候宇宙射線之間會相互作用而釋放出中微子。中微子是一種幾乎沒有質量的粒子，它只能通過弱核力與其他粒子相互作用。這就意味著它幾乎從不與普通物質發生作用。

冰立方位于南極冰層之下的2.4公里處，它由86根裝載了傳感器的電纜組成，每根電纜包含相當于60個籃球大小的“數字光學模塊”。這些光學模塊配備有靈敏的光探測器，用于搜尋宇宙中最極端的天體事件輻射出的高能中微子。

到目前為止，冰立方捕捉到了10個這樣中微子，它們大致來自兩個費米氣泡的方向。

○ 當中微子穿越冰層時會發出微弱的光，這種光能被冰立方的光電探測器捕捉到，并幫助天文學家追蹤這些中微子在天空中的起源。但冰立方在確定中微子的起源方面，并不是最好的。| 圖片來源：IceCube

此外，宇宙射線以某種方式產生了所有的伽瑪射線，盡管我們不確定它們究竟是如何產生的。或許，在費米泡內有某種相互作用，可以既產生伽瑪射線，又同時產生可以被冰立方探測到的中微子。如果是這樣，這將成為解釋費米泡本身的物理性質的一大進步，并為我們帶來了關于它們起源的巨大線索。

最近，一組研究人員仔細研究了現有的數據，甚至加入了新投入使用的高海拔水切倫科夫探測器的數據，這是一種非常優秀的地面伽瑪射線望遠鏡。他們將這些信息與各種解釋費米泡的理論模型結合起來，以求找到正確的組合。

在其中一個情況中，氣泡內的質子偶爾會相互撞擊并產生π介子——一種會迅速衰變為伽瑪射線的奇異粒子。在另一個情況中，氣泡內的大量高能電子與宇宙微波背景相互作用，將一些幸運的光子變成伽瑪光子。在第三種情況下，氣泡外緣的激波利用磁場來驅動局部的那些毫無生氣的粒子，當這些粒子被加速成為高速粒子時，它們會開始發射宇宙射線。

盡管他們嘗試了所有可能，但仍然找不到任何一種情況（或這些情況的組合）能夠完全符合所有的數據。簡而言之，我們仍然不知道是什么驅動了氣泡釋放出伽馬射線，也不知道氣泡內是否也產生了中微子，亦不知道是什么首先產生了氣泡。但這正是科學的運作方式：收集數據，排除假設，然后繼續前進。

原文鏈接：

https://www.space.com/fermi-bubbles-milky-way-radiation-mystery.html，中文內容略有刪減，僅供參考，一切內容以原文為準。

IEEE Spectrum

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