太阳系被一个超大的宇宙气泡包围着这个宇宙气泡是怎样形成的

发布时间：2023-09-11 11:20:18 所属栏目：动态来源：

导读：我们所在的星系处在一个较为稀疏的中间地带，周围环绕着无数的宇宙空间，至少比我们银河系中星际介质的平均密度低 10 倍，这个空腔被称为局部气泡，是我们的太阳和数千颗其他邻近恒星的家园，而地球所处的太阳系位置

我们所在的星系处在一个较为稀疏的中间地带，周围环绕着无数的宇宙空间，至少比我们银河系中星际介质的平均密度低 10 倍，这个空腔被称为局部气泡，是我们的太阳和数千颗其他邻近恒星的家园，而地球所处的太阳系位置恰好是位于气泡空腔的中心。

我们是如何发现这个气泡的呢？它最初是如何形成的？最重要的是，太阳是什么时候进入的呢？

其实，局部气泡的形状不是球形，因此将其称为气泡有点不太准确。相反，它似乎是一个沙漏形状，在银河平面上最窄，在平面上方和下方变宽。

在这里解释下什么叫银河平面，银河平面是银河系主要的质量形成的盘状平面。

此外，气泡似乎是开放式的，并且在远离银河平面的方向冲入银河晕轮。

再解释下什么叫银河系晕轮，银河系有三个主要组成部分：银盘、银核和晕轮。银盘：银盘是星系的主体，直径约为八万光年，银盘主要是由四条巨大的旋臂环绕组成，它是由无数的蓝色恒星组成的。银核是星系的中心凸出部分，是一个很亮的球状，这个区域由高密度的恒星组成，晕轮是指弥散在银盘周围的一个球形区域。

这个气泡的直径约为 1000 光年，在气泡的边界上，被更冷、更密集和中性的气体和尘埃所包围，科学家发现还有几颗恒星处在气泡的边缘区域，一些隧道似乎从局部气泡中分支出来，穿过周围的稠密气体，并通向其他空腔。人们可以将这些相互连接的空腔和隧道想象成类似于我们在海绵中看到的孔。

其实，在太阳系的外围，还有一个稍小一点的气泡结构，被称之为“日球层”。日球层是太阳释放的高能粒子与星际空间中的粒子相互作用时产生的一个结构。太阳高能粒子在远离太阳一定距离后，其速度会慢慢停滞，从而在一定的区域内不断积累，形成一道类似屏障的结构，这个结构将整个太阳系包裹起来，并将星际空间中的高能粒子阻挡在外。

局部气泡是在 1970 年代和 1980 年代使用光学、无线电和 X 射线天文学的组合发现的。然而，多年来，人们仍然不清楚这种结构最初是如何形成的。

于是，启动了不同的任务来研究气泡的结构。这是 1992 年至 2001 年进行的极紫外探测器任务，该任务检查了气泡内的热极紫外源。

后在 2003 年 2 月，发射了一个名为宇宙热星际等离子体光谱仪的小型空间天文台。该任务一直持续到2008 年，并检查了局部气泡内的热气来源。

然而，研究这一宇宙气泡最重要的里程碑是在 2019 年实现的，研究人员利用盖亚数据绘制了第一张局部气泡的 3D 图。

盖亚是一个正在进行的项目，旨在以最高精度绘制银河系中恒星的位置和运动，它的数据对了解银河系做出了巨大贡献，盖亚还绘制了距离太阳650 光年以内的恒星地图。

盖亚的观察数据揭示了一些关于气泡的信息，最终揭示了气泡形成之谜。结论是，这可能是由数百万年前发生的一系列I型或II 型超新星爆发后形成的。

超新星是宇宙中最明亮、最有活力的爆炸之一。I型超新星发生在双星系统中，其中一颗恒星是白矮星。另一颗恒星可能是红巨星，像太阳这样的主序星，甚至是白矮星。

在这样的双星系统中，白矮星开始通过引力将红巨星大气中的气体吸引过来，而大部分被吸入的气体是氢气。当它到达远处的炽热的致密白矮星表面一定亮时，会被迅速点燃，从而在白矮星的恒星表面产生毁灭性的爆炸生成I型超新星。

相比之下，II 型超新星是由一颗大质量恒星的死亡造成的。当一颗恒星无法在其核心继续进行核聚变时，（这是因为氢聚变成氦，然后氦聚变成碳，以此类推，直到其核心开始形成堆积成铁，而铁已经无法再聚变下去）最后就会在其重力作用下开始坍缩。

结果，恒星外层以大约23% 的光速在几分之一秒内向内坍塌。由于中子简并压，阻止了核心的坍缩，进入的外层在与核心碰撞后又反弹回来，产生冲击波，从而引爆为 II 型超新星。

在这两种情况下，当超新星向外膨胀时，都会撞击并压缩它膨胀成的物质，这导致在星际介质中产生密集的分子气体结。这些致密区域在它们的引力作用下进一步坍塌，从而形成年轻的恒星。

模拟表明，在大约 1440 万年前，据估计，大约有 15 颗超新星在数百万年内爆炸，形成了我们今天看到的局部气泡。

这个气泡目前的半径是 538 光年，而且它还在以每秒约6.7公里的速度向外扩张。

在过去的 5 到 600 万年里，太阳系一直在这个被局部气泡占据的区域穿行。

一些理论认为，当第一颗超新星爆炸时，产生了局部气泡，太阳离该区域很远。

大约在500万年前，太阳绕银河系的轨道把它带到了这个气泡中，这就是太阳现在的位置，几乎就在气泡的正中心。很可能，局部气泡并不是银河系中唯一的空洞，银河系中很可能充满了这样的气泡。如果真是这样，那么，这些气泡可能是由星际尘埃构成的，它们的质量很大，大到足以形成一个巨大的黑洞。

（编辑：聊城站长网）

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