Research highlights
銀河系的巨大泡泡可能與中心的超大質量黑洞活動有關
3/8/2022發表於Nature Portfolio Astronomy Community 的部落格文章中譯版。原文連結
銀河系中的兩個巨大泡泡--費米泡泡與eRosita泡泡--自從被發現以來，成因眾說紛紜，本研究使用先進的電腦模擬，顯示泡泡極可能與銀河系中心的超大質量黑洞過去所產生的噴流事件有關。
於2019年七月所發射的eRosita X射線望遠鏡，在昇空大約半年的時間，就發現了銀河中的兩個巨型的X光泡泡—稱之為「eRosita 泡泡」，這兩個泡泡位於銀河系中心的上下方，對稱於銀河系的盤面，泡泡的直徑在天空上約有80度的張角，它們與2010年時費米伽瑪射線望遠鏡所發現的「費米泡泡」形狀非常相似，因此它們很有可能都是來自銀河系中心的大量能量噴發事件所造成，可能的成因包括超新星爆炸所產生的星系風、或是來自於銀河系中心的超大質量黑洞的能量釋放。由於eRosita和費米泡泡就在銀河系中，距離太陽系僅約數千光年，因此天文學家們得以用多波段的大量觀測數據來研究並推測它們的成因。
在eRosita泡泡被發現以前，我與美國密西根大學和威斯康辛大學的合作者已經對費米泡泡進行了多年的研究，探討費米泡泡是否可能由銀河中心的黑洞過去的噴流活動所形成，我們的研究結果顯示這個理論模型與當時已知的觀測數據非常吻合，但是，當時一些其他學說的預測也同樣與數據符合，這就是為什麼最新的eRosita觀測數據是如此重要，因為它讓我們得以更進一步來檢驗不同的理論模型。.
在我們團隊2022年三月份發表在「自然．天文」期刊中的論文中，我們用電腦模擬的方式來驗證黑洞噴流的模型，在模擬中我們加入來自黑洞噴流的高能粒子和銀河系中的氣體的交互作用，因此我們能夠同時預測高能粒子所放出的伽瑪射線、和氣體所放出的X射線。我們的研究結果顯示這個模型能夠同時解釋eRosita和費米泡泡的多波段觀測數據，包括它們的形狀、光譜等都非常吻合，此研究提供了黑洞噴流的模型有力的支持證據。
經由模擬與觀測數據的比對，我們得以推測泡泡的年齡、黑洞噴流持續的時間、與噴流的能量等重要參數，據我們目前的了解，eRosita和費米泡泡是由260萬年前的一次黑洞噴流事件所產生，噴發持續的時間約為10萬年，在這段期間當中黑洞必須從周圍吸積約1000-10000倍太陽質量的物質才能產生足夠的噴流能量，這代表銀河系的黑洞雖然現在是處於活動的休眠期，但數百萬年前曾有極為活躍的噴流活動。
其他的星系是否也有像eRosita和費米泡泡類似的現象呢？這些帶有大量能量的泡泡會對星系的演化造成什麼影響呢？超大質量黑洞的形成是否與類似的吸積現象有關呢？雖然這些問題在目前仍是未解之謎，但銀河系中的巨型泡泡提供了我們前所未有的機會，讓我們得以從了解銀河系的演化歷史開始，對宇宙中星系的形成與演化有更進一步的認識。