3D地图显示我们太阳系的局部气泡有一个“逃生隧道”
2024-11-15 12:07

3D地图显示我们太阳系的局部气泡有一个“逃生隧道”

利用eROSITA全天巡天的数据,天文学家绘制了一张3D地图,描绘了环绕太阳系的低密度气泡,这些气泡散发出百万度的x射线。

这项研究揭示了这个气泡内部存在大规模的温度梯度,被称为局部热泡(LHB),这意味着它同时包含热点和冷点。研究小组怀疑,这种温度梯度可能是由超新星中爆炸的大质量恒星引起的,导致气泡被重新加热。这种再加热会导致低密度气体袋膨胀。

研究人员还发现了似乎是“星际隧道”的东西,这是一条通往半人马座的恒星之间的通道。这条隧道可能将太阳系的内部气泡与邻近的超级气泡连接起来,可能是由爆发的年轻恒星和强大高速的恒星风雕刻而成的。

科学家们已经意识到LHB的概念至少有50年了。这个低密度气体的空腔最初被认为是用来解释相对低能量或“软”x射线的背景测量。这些光子的能量约为0.2电子伏特(eV),在被吸收之前不能在星际空间中传播很远。

事实上,我们的太阳系附近没有大量的星际尘埃可以发射这些光子,这表明存在软x射线发射等离子体,它们在“局部热泡”中取代了太阳系周围的中性物质。于是,LHB理论诞生了。

这一理论的一个主要问题出现在1996年,当时科学家们发现太阳风(太阳吹出的带电粒子流)和地球“地冕”(地球大气层最外层)中的粒子之间的交换会发射出x射线光子,其能量与LHB提出的能量相似。

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了解太阳系的局部气泡

作为2019年发射的光谱-伦琴-伽马(SRG)任务的主要仪器,eROSITA望远镜是解决这一难题的理想仪器。eROSITA距离地球100万英里(150万公里),是第一个从地球日冕外观察宇宙的x射线望远镜,这意味着从LHB的光子观测中可以排除潜在的x射线“噪音”。

此外,eROSITA的全天巡天(eRASS1)收集了11年太阳周期中太阳风减弱的平静期的数据,称为“太阳极小期”。这减少了来自太阳风交换的污染量。

“换句话说,今年向公众发布的eRASS1数据提供了迄今为止最清晰的x射线天空视图,使其成为研究LHB的完美工具,”马克斯普朗克物理研究所(MPE)研究员迈克尔杨在一份声明中说。

在将银河系的半球划分为2000个不同的区域后,杨和他的同事分析了来自所有这些区域的光。他们发现了LHB中明显的温度差异,银河北部比银河南部更冷。

这个研究小组已经确定LHB的热气体在密度上是相对均匀的。将其与LHB边缘凉爽而密集的分子云中的气体进行比较,该团队能够创建LHB的详细3D地图。

这表明LHB向银河半球的两极延伸。热气体向阻力最小的方向膨胀,在这种情况下,远离星系盘。因此,这对研究人员来说并不是一个巨大的惊喜,因为它也发现了大约30年前由eROSITA的前身ROSAT揭示的结果。

但是,新的3D地图确实揭示了一些迄今为止未知的东西。

“我们不知道的是通往半人马座的星际隧道的存在,它在较冷的星际介质中划出了一个缺口,”团队成员、MPE物理学家迈克尔·弗雷伯格在声明中说。“由于eROSITA的灵敏度大大提高,以及与ROSAT相比截然不同的测量策略,该地区脱颖而出。”

令人兴奋的是,研究小组怀疑,LHB中的半人马座隧道可能只是热气体隧道网络的一部分,这些隧道在恒星之间的星际介质的冷气体之间穿行。

这种星际介质网络将通过恒星风、标志着大质量恒星死亡的超新星以及新形成的恒星或“原恒星”喷出的喷流的影响得以维持和维持。

这些现象被统称为“恒星反馈”,它们被认为横扫银河系,从而塑造了它。

除了LHB的3D地图外,研究小组还对超新星残骸、超级气泡和尘埃进行了普查,并将其纳入地图中,以建立太阳系宇宙邻居的3D互动模型。

这包括另一个先前已知的星际介质隧道,称为大犬隧道。这被认为是在LHB和Gum星云之间,或者在LHB和GSH238+00+09之间,GSH238+00+09是一个更远的超级气泡。

他们还绘制了LHB边缘的密集分子云,这些分子云正在远离我们。这些云可能是在LHB被“清除”时形成的,密度更大的物质被扫到了它的边缘。这也可以提示太阳何时进入这个局部低密度气泡。

“另一个有趣的事实是,太阳一定是在几百万年前进入LHB的,与太阳的年龄(46亿年)相比,这是很短的时间,”团队成员、MPE科学家加布里埃尔·庞蒂(Gabriele Ponti)说。“当我们不断地穿过银河系时,太阳似乎占据了LHB的相对中心位置,这纯粹是巧合。”

你可以在这里探索团队的太阳邻居的3D模型。

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