太阳系存在于一个巨大而神秘的气泡之中，现在科学家知道为什么了

我们的太阳系漂浮在一个特别空旷的空间区域的中心。

这个低密度高温等离子体区域大约有 1000 光年宽，周围环绕着一层较冷、密度较大的中性气体和尘埃。它被称为本地气泡。它是如何以及为什么产生？太阳系为何漂浮在中间？一直是困扰天文学家的一个问题。

由哈佛-史密松天体物理中心 (CfA) 领导的一组天文学家现在已经以迄今为止最高精度绘制了这个本地气泡图，并发现这个气泡很可能是由上千万年前的一系列超新星爆炸从星际介质中雕刻出来的。这项研究第一次解释了所有附近恒星的形成是如何开始的。

这个气泡直到上世纪七、八十年代，综合了光学、无线电和 X 射线探测器的观测结果，才被发现的。逐渐地，这些调查和观察揭示了一个巨大的区域，其密度比银河系中的平均星际介质密度低 10 倍。

由于我们知道超新星可以在太空中形成空腔，在向外膨胀时扬起气体和尘埃，这似乎是对这个气泡形成的合理解释。

但是解释这个气泡是如何以及何时产生的问题就不那么容易了。一方面，当你身处其中时，很难测量空间区域的尺寸；另外，当你被明亮的星星和其他宇宙物体包围时，测量这个空洞的难度会加倍。

CfA的团队使用了Gaia项目最新发布的数据。Gaia是一个正在进行的项目，以迄今为止最高精度绘制银河系中恒星的位置和运动，该项目在太阳周围约650光年的范围内绘制气体和年轻恒星的地图。

研究团队发现，所有年轻的恒星和恒星形成区域都在这个气泡的“表面”。

这是因为，当超新星向外膨胀时，它会冲击并压缩它释放出来的物质。这会在星际介质中漂浮的分子云中形成致密的结，这些结在自身的引力作用下坍塌，形成婴儿恒星。

接下来，研究人员对恒星形成区域的运动进行了模拟和追溯，以模拟气泡的膨胀。这使他们能够重建其历史，将他们的计算结果与他们的气泡图相匹配。

他们发现这个气泡的历史始于大约 1440 万年前，最开始是恒星诞生的时期，然后是大质量、短寿命恒星的超新星爆发。

在 CfA 进行这项研究的太空望远镜科学研究所（STScI） 的天文学家凯瑟琳·扎克（Catherine Zucker ）说：“我们已经计算出，大约有 15 颗超新星在数百万年内形成了我们今天看到的这个气泡。”

它目前的半径约为538 光年，并且仍在向外扩张，尽管速度相对较慢，速度约为每秒 6.7 公里。

那么为什么太阳系在中间呢？这纯属巧合。

该研究的共同作者、奥地利维也纳大学的物理学家和天文学家若昂·阿尔维斯（ Joo Alves）说： “当第一颗创造局部气泡的超新星爆炸时，我们的太阳离这个活动还很远。”

“但大约 500 万年前，太阳穿过银河系的路径将其直接带入了这个气泡，而现在太阳——只是运气好——几乎就在气泡的中心。”

根据研究人员的说法，这表明银河系可能充满了类似的气泡，因为如果气泡很少，发生这种情况的可能性非常低。这个想法让人联想到，银河系的结构可能类似于海绵，或者可能是瑞士奶酪样的扁平轮状物。

沿着这项研究进行的下一步是尝试找到并绘制其他气泡。它们的位置、大小、形状以及它们如何相互作用，可能是帮助我们更好地了解银河系恒星形成和演化历史的线索。

该研究1月12日发表在《自然》杂志网站上。

本地气泡的想象图（来源：STScI）