發現巨大宇宙“屏障”，可把銀心與宇宙射線海分開，會是什麼？

有什麼東西正在阻止宇宙中移動速度最快的粒子進入我們星系的中心。

一位藝術家對於銀河系中心的印象創作，使用了來自費米伽馬射線太空望遠鏡的數據信息。（圖源：NASA Goddard）

一項新研究表明，銀河系的中心可能比天文學家所想象的樣子複雜許多。

在這項研究裏，一隊來自中科院南京分院的科研人員研究了一幅展示放射性伽馬射線——這是宇宙中光最高能的形態，會在稱為宇宙射線的超高速粒子撞擊普通物質時產生——如何在我們星系的中心和周圍爆炸的地圖。

圖片顯示在銀河系的中心似乎有什麼東西被加速到驚人的速度——非常接近光速——從而在銀河系中心外產生了大量的宇宙射線和伽馬射線。據研究小組11月9日在《自然通訊雜志》報導：“雖然銀河系中心不斷的向宇宙空間發射高能輻射風暴，但是有東西阻止大部分宇宙射線從宇宙其他地方進入銀河核心地帶。”

研究人員將這種效應描述為一種無形的“屏障”，它包裹著銀河系中心，將那裏的宇宙射線密度保持在明顯的低於整個銀河系其他部分的基線水平，換句話說：宇宙射線能夠離開銀河系中心，卻很難進入。

宇宙屏障的機理是什麼，或者為什麼它會存在，這仍然是一個謎。

中心怪物

位於距離地球約26,000光年銀河系的中心的人馬座。它是一個稠密的塵埃之地，每光年容納的恒星數量是整個太陽系的100多萬倍--所有這些都包裹著一個質量約為太陽400萬倍的超大質量黑洞。

科學家們長期以來一直懷疑這個名為人馬座A的黑洞，或者銀河系中心的其他物體把質子和電子加速到接近光速的水平，產生了宇宙射線，穿透我們整個銀河系，繼續到達星系空間。這些射線通過我們銀河系的磁場傳播，在整個銀河系形成密度大致均勻的高能粒子海洋。這種穩定的粒子湯稱為宇宙射線海。

相關知識

銀河系是包括我們的太陽系的星系，因其在地球視角下的外觀而得名：夜空中可見的由肉眼無法單獨分辨的恒星形成的一條朦朧的光帶。“銀河”一詞譯自拉丁文via lactea，源自希臘語γαλακτικός κύκλος (galaktikos kýklos)，意為“奶圈”。（在希臘神話中，宙斯的妻子赫拉是赫拉克勒斯的奶媽，後者吸得太狠，導致赫拉的奶水灑遍天庭，形成了銀河）在地球上看，相當於從內部看銀河的圓盤狀結構，因此銀河像一條帶子。1610年，伽利略使用天文望遠鏡第一次將光帶分解成單個恒星。直到19世紀20年代早期，絕大部分天文學家仍認為銀河包含了宇宙中的所有恒星。繼1920年天文學家哈洛·沙普利和赫伯·柯蒂斯之間的的大辯論之後，艾德溫·哈勃的觀測結果表明銀河系只是眾多星系中的一個。

銀河系是一個棒狀螺旋星系，估計可見直徑為10-20萬光年。最近的模擬研究表明，一個同樣包含部分可見恒星的暗物質盤，可能將銀河系的直徑延伸到近200萬光年。銀河系有幾個伴星系，並且是本星系群的一部分，本星系群則是室女座超星系團的一部分，而室女座超星系團本身也是拉尼亞凱亞超星系團的組成部分。

據估計銀河系包含超過1000-4000億的恒星和同等規模數量的行星。太陽系位於距離銀心大約27000光年的半徑上，位於獵戶臂的內緣，獵戶臂是氣體和塵埃的螺旋狀聚集區之一。最內側的一萬光年的恒星形成了一個凸起和一個或多個從凸起處輻射出來的條狀物。

銀心是一個被稱為人馬座A的強射電源，這是一個質量為4.100（±0.034）百萬個太陽質量的超大質量黑洞。恒星和氣體在距離銀心很遠的地方以大約每秒220公裏的速度運行。恒定的轉速似乎與開普勒的動力學定律相矛盾，這表明銀河系有很大一部分（大約90％）質量是望遠鏡看不見的，既不發射也不吸收電磁輻射。這部分推測的質量被稱為“暗物質”。

太陽繞銀河系中心一周需要2.4億年。若銀河系看作一個整體，那麼相對於銀河系外的參照系而言，其運動速度約為每秒600千米。銀河系中最古老的恒星幾乎和宇宙本身一樣古老，因此它們可能在大爆炸黑暗時期之後不久就形成了。

BY：Brandon Specktor

FY：Astronomical volunteer team

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