百万摄氏度的费米气泡中存在的冰层揭示了银河系近期发生的能量喷发

"费米气泡是由炽热气体构成的巨大结构，从银河系中心向银盘上下方延伸约2.5万光年，总高度达5万光年，"北卡罗来纳州立大学物理学副教授、本研究通讯作者Rongmon Bordoloi表示。

"费米气泡是相对较新的发现——它们于2010年首次被伽马射线望远镜识别。关于其形成机制存在不同理论，但我们确信这是次极端剧烈的突发性事件，类似于火山喷发但规模要大得多。"

研究团队使用美国国家科学基金会绿岸望远镜（NSF GBT）观测费米气泡，获取了气泡内气体成分及其运动速度的高分辨率数据。这些测量灵敏度是先前射电望远镜观测的两倍，能够解析气泡内部更精细结构。

费米气泡内大部分气体温度约100万开尔文。但研究团队发现令人惊讶的现象：在银河系中心上方1.2万光年处，气泡内部散布着多个中性氢分子云，每个质量达数千太阳质量。

"相对于费米气泡其他区域，这些中性氢云温度极低，"论文合著者、太空望远镜科学研究所ESA-AURA天文学家Andrew Fox指出，"温度约1万开尔文，比周围环境低至少两个数量级。在费米气泡中发现这些云团，就像在火山中发现冰晶。"

这些冷云的存在颠覆了现有认知——核区喷流形成的超高温（超百万开尔文）、高速运动环境本应迅速摧毁任何低温气体。

"极端环境下冷云与热流出气体相互作用的计算机模拟显示，冷云通常应在数百万年内快速消散——这个时间尺度与费米气泡年龄的独立估计值吻合，"Bordoloi解释，"若气泡年龄超过千万年，这些云根本无法存在。"

"该发现与哈勃太空望远镜（HST）紫外观测形成重要互补，"Bordoloi补充道，"冷云分布区域与HST先前观测到的高度电离多相气体视线重合，HST检测到温度从10万到百万开尔文的气体——这正是冷云蒸发过程的预期特征。"

研究团队还精确测量了气体运动速度，进一步确认气泡年龄。

"这些气体以约160万公里/小时速度运动，进一步证明费米气泡是近期形成的天体结构，"Bordoloi强调，"恐龙时代这些云团尚未存在。宇宙时间尺度下，百万年仅是眨眼瞬间。"

"我们认为这些冷云是从银河系中心被席卷，由形成费米气泡的炽热星风携带上升，"绿岸天文台天文学家、论文合著者Jay Lockman指出，"正如地球上看不见风运动轨迹除非有云作为示踪物，我们虽无法直接观测银河系热风，但可通过其携带的冷云无线电辐射进行探测。"

该发现挑战了现有关于冷云如何在银心极端高能环境中存活的认知，为喷流与周围介质相互作用提供了重要实证约束。研究成果为星系反馈与演化模拟建立关键基准，重塑了我们对星系内能量与物质循环的认知。

本研究成果发表于《天体物理学杂志快报》，获美国国家科学基金会资助（项目编号AST-2206853）。