【哈佛大學】公開課：天文臺之夜 P4 - 4. 銀河系中神秘的伽馬射線

今晚我們非常榮幸向大家介紹道格拉斯·芬克·比納 他是哈 佛教授物理學與天文學的副教授 這是一位擁有廣泛興趣的學者 他對學術的興趣從他同時取得物理學與德國文學雙學位便可見一斑 這種組合是我很少見到的 而在他大學就讀期間 他在 太陽駕駛太陽能車 贏得了首屆通用汽車太陽賽車公路拉力賽 長距離公路拉力賽的冠軍 太陽能汽車 所以這件事 我不知你們是否還記得當年 但當時真的非常特別 當第一輛太陽能車開始進行這些賽事時 這是一件非常了不起的事情 非常酷的淚滴形狀 車輛 太棒了 他於2006年來到CFA 他在這裡期間以及來這裡之前 他一直都在 我們正在研究許多不同的領域 包括暗物質 這是我們最喜愛的主題之一 那種我們還不太清楚是什麼的神秘物質 但它佔據了宇宙的三分之一 而且我們真的很好奇它到底是什么 他研究過宇宙微波背 景和宇宙的大規模結構 雖然他一直在從事所有這些工作 在這些許多領域中 他和團隊做出了一項相當驚人的發現 正如大衛所提到的 我們是在去年十一月了解到這一點的 這些來自銀河系中心的神秘費米氣泡 銀河 而且它如此引人注目 甚至被納入了美國國家航空暨太空 總署的記者會它獲得了廣泛的報導 包括《紐約時報》、《今日美國》以及其他許多媒體的報導 今天他將告訴我們這個發現的內容以及它為何 如此神秘和引人入勝 道格拉斯·芬克比納 好的 謝謝你 克莉絲汀 你對我了解很多 你是在網路上看到的嗎 我可以操作谷歌 對 就是谷歌 好的 我想要談談我在網路上發現的一些東西 這些巨大的伽馬射線氣泡 其實 首先 我們可能想把音量調低一點 首先 我有一段小影片想展示給您 這只是一個90秒的摘要 利用來自NASA費米伽瑪射線空間望遠鏡的數據 科學家最近在我們的銀河系中發現了一個巨大而神秘的結構 這項前所未見的特徵看起來像是一對氣泡 延伸至我們銀河系 中心的上下方 這些巨大的伽馬射線發射葉瓣並不會立即被看到 在費米全天空圖中 然而 通過處理數據 一群科學家成功地將其呈現出來 將這些意想不到的結構轉化為明確的信念 這就是你會說 啊 哦的地方 每一個葉片高達25 000光年 而整個結構可能僅有數百萬年的歷史 在氣泡中 極具能量的電子與低能量的光互動產生 伽馬射線 但目前還沒有任何人知道這些電子的來源 這些氣泡是巨大恆星形成爆發的殘餘物 還是我們銀河系 中心超大質量黑洞爆發的遺留物 還是這些力量協同作用 他們是如何形成的 科學家們目前還不清楚 但他們對這個令人驚嘆的結構了解得越多 就越感到驚奇 我們對銀河系的了解就會越深入 這就是戈達德太空飛行中 心的人們在獲得某樣東西後所能做到的 他們非常擅長這一點 好的 我們繼續剛才的談話 你好 測試 我只想給一些 背景資料 好的 首先說明什麼是伽馬射線 什麼產生伽馬射線 以及我們如何觀測伽馬射線 好的 首先 在座的很多人可能已經知道 伽馬射線是一種電磁輻射 這裡是電磁波譜 從無線電 波一直往下 我們有AM和FM無線電 一直到可見光 這實際上只佔了這片區域的一小部分 他們把它炸開了 這樣你就能看到它了 然後我們會經過X光和伽馬射線 你因為收音機、行 動電話等東西而熟悉無線電波 你對可見光也應該很熟悉 你因為X光會被身體的骨頭反射而對X光有所認識 而你之所以知道伽馬射線的影響 是因為你已經被告訴過了 好的 我們這裡遇到了技術問題 那麼我們就會顛倒過去了 這樣怎麼樣 我曾經有一次整個談話中說過 讓他們的麥克風掉到地上並在他們身後拖著走 這有點煩人 好的 是的 進行備份 好的 這是在大衛·班納由這位演員在電視上演出的時候 30年前 他在電腦動畫化之前要可怕得多 我想 不管怎樣 所以伽馬射線只在電影中會讓你變綠色 在大劑量下 它們會很危險並造成傷害 你的DNA 但你不必擔心 地球的大氣層會保護我們 好吧 現在天文學家已經探索了這個整個頻率或波長或能量範圍 如果你願意這麼想的話 但有些天文學形式比其他形式要古老得多 那麼 這些之中有哪些已經存在了幾個世紀 可見的 而哪些才剛出現 無線電已經存在了近百年 無線電其實相當古老 而伽馬射線則相對來說還很新 我的意思是 他們一直都在 但我們只是最近才開始關注它們 這就是原因 因為它們非常罕見 而且很難看到 所以 我想快速地去一趟 透過自然界產生伽馬射線的幾種不同方式 然後談談我們如何 觀察它們 因此 其中一個最明亮的伽馬射線線是在電子時產生的 及正電子湮滅 這會產生511千電子伏特的譜線 因此 這些單位 透過 一種電子伏特只是電子在電勢差之間移動時所具有的能量 電壓為一伏特 因此 如果你有一個九伏特的電池 電池中的電子就會在電路中流動 而且有九個電子伏特 好的 這些是五十一萬一千電子伏特 所以它們要高得多 能量 而這通常是我们所稱的伽馬射線中能量最低的 然後它們的能量會比這高出許多數量級 它們也由放射性物質產生 元素衰變 對天文學家來說 鋁-26 是一種非常有趣的元素 或許你們大多數人 不要每天擔心鋁-26 但它是在超新星中產生的 所以 這裡是 兩張地圖 這是一張511 keV線的地圖 因此 這實際上是正電子湮滅的過程 我們的銀河系 完整的天空地圖 你會發現銀河中心有許多正電子 而且其他地方也沒有太多 這很有趣 我們仍然不知道它們來自哪裡 他們已經被觀察超過30年了 我們不知道發生了什麼 這裡又有一個 這個我們知道發生了什麼 這是鋁-26 的譜線 如果你將伽馬射線望遠鏡調到180萬電子伏特 你看到這條鋁製的線 這非常有啟發性 因為一顆恆星爆炸了 產生鋁-26 然後它的半衰期約為一百萬年 因此 在一百萬年內 多年來 你會看到這條伽馬射線譜線 透過製作這張圖 我們實際上是在描繪 銀河系中的超新星規模非常巨大 當然 這就是銀河平面 那看起來就是這樣 因為我們住在銀河系裡 而你是在這個星系中 所以 當你往外看時 你會看到這樣的情況 那裡的伽馬射線比其他地方多 好的 這些是伽馬射線譜線的兩個例子 我們還有連續譜 這裡有一些天文學術語 但你真正需要知道的是宇宙射線電子 它可以散射一個光子 不管是微波背景光子 還是來自恆星的光子 任何種類的光子都可以 然後這個光子會被提升成為伽馬射線 我們也有介子 因此當質子宇宙射線撞擊氣體中的其他質子時 銀河系中的灰塵會產生介子 這些介子隨後會衰變並產生伽馬射線 或者 我們可以有電子 伽馬射線、質子 然後它們只是彈開 電子和質子都有電荷 因此它們會彈開並產生雷姆斯特羅姆 這些是產生伽馬射線的三種不同方式 我馬上會展示包含這三種發射機制的地圖 好的 那麼我們該如何衡量這些事物呢 你明白的 你有這種過時的觀念 一個望遠鏡 它是一根長管子 你透過目鏡看 不管怎樣 實際上 對現代來說 天文學家 我們對望遠鏡的定義要廣泛得多 在影片一開始 你看到費米望遠鏡看起來像一個大盒子 大概有這麼大 它看起來不像 任何望遠鏡我都見過 好的 所以有很多不同種類的裝置可以作為一個 你所說的 例如 使用無線電望遠鏡時 我們就可以直接使用 經典電磁理論認為光是一種波 好的 所以你有一個共振電路 電路 它與 Incoming 的無線電波產生共鳴 因此 光是一種波 現在 光學 望遠鏡實際上利用光以粒子形式 即光子的形式到來的特性 我們一次計數一 個光子 無論它們是與晶粒和相紙互動 還是與數位感光元件的一個像素互動 CCD相機 我們就是這樣看待它的 所以我帶來了一些實物 這 這是一雙1940年代的Rely Flex鞋 曾被用作望遠鏡 仍然可以正常使用 把它翻起來 將膠片穿過 拍一張照片 我用這個拍了很多張照片 我祖父也拍過 許多張照片 這就是我拍攝的一張 這非常方便 大約14年前哈雷·博普彗星出現時 我們並沒有真正理解 我的意思是 人們當時並沒有真正了解 數位相機 但他們其實才剛起步 如果你想要去拍攝 使用數位相機進行20秒的曝光 效果並不是很好 但那台老式膠片相機 運作良好 所以這就是哈雷-波普彗星 而這裡是湖畔天文台 我在此進行了許多工作 一位研究生 當然 你現在也有其他類型的相機 它們也使用了這種CCD感測器 這與現代天文學家使用的非常相似 只是這台相機非常特別 這 是一台水下相機 因此你可以拍攝水下的星星和行星 或者熱帶魚 隨便啦 好 那麼我們要怎麼觀測伽馬射線呢 直接進入主題吧 我們有兩種主要技術 有一種叫做氣體契侖可夫望遠鏡 你可能聽過 曾經聽說過切連科夫輻射 這就是當某種粒子移動速度超過光速時所產生的現象 光在該介質中移動的速度 所以你可能會說 沒有任何東西比光速更快 光速 但沒有任何東西能比真空中光速更快 但光在介質中會減慢速度 當它穿過空氣、玻璃或水時會下墜 所以如果你有一桶水 和一個粒子 當它以接近真空中的光速傳輸時 它的速度比在水中更快 而它會留下類似電磁學中衝擊波的切連科夫光 就像飛機飛得比聲音還快會產生衝擊波一樣 一個以超過光速移動的粒子會產生光的震波 好的 切連科夫效應 輻射是觀察大氣中粒子的一種有趣方式 但我們談的是光子 這裡 所以當一個光子進入大氣層時 它會引發一連串反應 它會產生一連串的粒子 正子與電子對 然後這些粒子撞擊其他物質 產生更多的光子 這些光子又產 生更多的正子與電子對 這樣就能形成一種級聯效應 產生數百個 甚至數千個 數以百萬計的粒子 然後這些粒子會被其切連科夫輻射所看見 所以這裡是 例如這類望遠鏡 這被稱為Veritas 因為哈佛大學採用了這個概念 如果耶魯這麼做了 那會是「真理之光」 但現在只是「真理」 所以這就是這樣 位於亞利桑那州 離基特峰天文台不遠 你可以看到這四座看起來滑稽的望遠鏡 而且這些並不是你平常所見的望遠鏡 因為它們並不是試圖觀察天 空中的一小塊區域並直接成像 它們所做的 是觀察上方的一片空氣 這台望遠鏡 所以它們通常會更直指天空 而不是這樣 這大概只是用來做某件事的 他們到目前為止所追求的美學 他們喜歡抬頭觀看並想像這體積的空氣 當一個 光子事件發生時 你會看到空氣中的閃光 從不同角度觀察它時 你可以判斷它來自哪裡 以及它消耗多少能量 這是一種非常特別的類型 我們用來觀測非常高能伽馬射線的望遠鏡 現在 對於能量稍低一些的伽馬射線 大氣中不會產生這麼大的降水量 因此我們必須採用不同的方 式來解決 我們建造了所謂的雙極轉換望遠鏡 這就是所謂的 費米伽馬射線太空望遠鏡是這樣運作的 當一個光子進入時 你會得到一個 正子與電漿對 然後這對粒子就會進行基本上屬於粒子物理實驗的過程並 被捕獲 這些物體必須非常沉重且複雜 而且位於太空中 因此成本很高 很多錢 所以這是費米大面積望遠鏡 如我所說 它的尺寸約為1 8公尺 關於我的翼展 我實際上親眼見過其中一部分 那真的非常酷 我當時正在參觀 史丹福大學多年前曾組裝過其中一些部件 他們問你是否想一起去 這座伽馬射線望遠鏡你看到沒 我說 哪座伽馬射線望遠鏡 這是我第一次聽說這東西 因此我看到了這件事 我想 哇 這是一個很酷的點子 我得用數據來做 從那一天開始 所以你現在看到的是許多層鎢和硅片的堆疊 類似於粒子物理探測器中的追蹤器 因此光子進來後 在一個 這些鎢層會使鎢原子核散射並產生正電子與電子對 這個過程 然後這些粒子會通過其他所有層 並被追 蹤接著它們會掉入這裡底部的量熱器 用來測量總能量 這樣一來 你就能重建每個光子的到達方向、能 量和時間 包在周圍的黃色裝置稱為反符合探測器 因為我們想排除可能觸發探測器的其他物體 還有什麼可能呢 在太空中撞擊探測器嗎 確實總是有一些灰塵 但對了 宇宙射線非常強烈 重要 好的 每一光子對應有百到千個宇宙射線 宇宙射線指的是 連一個粒子、電子或質子 或者類似的东西 撞擊探測器 而那裡只不過是 我們實際想要的光子數量相比 它們的數量實在太多了 因此 拒絕這些背景 訊號實際上可能是其中最困難的部分 好的 所以如果我們知道光子到達的方向 我們可以根據每一個光子的能量來製圖 這些地圖看起來就是這樣的 所以這些就是地圖 不同能量 這是在一到兩吉電子伏特之間 我們這裡的能量真的高達數十億電子伏特 兩到五 五到十 十到二十 黑暗意味著更明亮 我覺得應該為這件事道歉 這就是天文學中的 一種現象 你知道 在過去他們有底片 明亮的東西看起來是黑色的 因此 當我們第一篇關於這個主題的論文發表時 我們讓白紙更明亮 而人們則有 看不清楚我接下來要談到的非常低表面亮度的特徵 他們說 你不應該 做那件事 你應該讓明亮的東西看起來變黑 然後我們為接下來的論文也這麼做了 沒有人喜歡它 所以你無法用天文學家來獲勝 現在這張是相同的天空影像 完整的天空 再次 我在此說明 我只是遮蔽了銀河平面中這樣一個區域 事情太多 你根本無法正確處理 所以這裡是沒有模特兒的天空 裡面有什麼 這個模型涵蓋了我們原本認為已經了解的所有伽馬射線發射機制 我提到了逆康普頓π零介子和宇宙射線撞擊產生的減速輻射 散射光線並撞擊星際氣體和塵埃 因此費米團隊的人花費了 數年時間 利用氣體的三維分佈製作了一個非常精緻的模型 在銀河中以及一個非常複雜的輻射模型 說明每種類型的光子數 量以及每個方向上每個空間體積的情況 你將所有這些整合在一起 你可以根據現有的內容建立一個模型 你使用這個模型 就能透過一種稱為減法的高階分析技術來得到這些 影像 所以你只需要 將地圖中的每個像素減去你預期該像素的模型 就會看到這樣的情況 所以我們 他們有點驚訝 正如一位名人所說 發現的聲音不是「我發現了」 而是 那看起來很滑稽 我們就是這樣看著這東西說的 那會是什麼呢 這是不是出了什麼問題 你試過所有常見的方法了嗎 望遠鏡是不是有什麼毛病 是不是有什麼明顯的問題 模型有問題嗎 是你的程式有錯誤嗎 所以我們花幾個月時間思考這 個問題並嘗試不同的方法 實際上 要讓這些問題消失確實有點困難 因此我們決定必須與他們共存 而我則毫無理由地稱他們為費米氣泡 我對卡達西文明或任何類似的文明一無所知 卡達舍夫 我有點不好意思說 我甚至沒有先上網查詢費米氣泡 在那之前 你如果要給某樣東西命名 最好先用Google搜尋一下 看看是否已經存在 但望遠鏡 命名為費米 這些看起來像氣泡 所以就是這樣 而我想能夠說我們 有雙泡麻煩並製造糟糕的雙關語 這是我職責的一部分 所以這裡只是 稍微放大地圖一點 一到五十億電子伏特 如果你們之 中有人以前見過伽瑪射線資料 這台望遠鏡真是令人驚嘆 如果你回到90年代飛行的康普頓伽瑪射線觀測站 並查看的數據 egret 是這類地圖的前身 那些地圖就像是 我們這裡有一個像素 而且這裡有一個像素 我的意思是 真的去看一張伽馬射線天空地圖 並看到結構 真的令人驚嘆 所以這項技術已經走了很遠 這架望遠鏡的靈敏度大約是100倍 比之前那個更好 那麼 到底發生什麼事了 我想我看到這裡有一個鋒利的邊緣 綠色的 對了 順便一提 人們經常問 那裡不是有紅色的點嗎 那為什麼我為你標記了那個呢 因為 我的意思是 你必須要有一定程度的敏銳度 眼睛注意到這一點 但這是真的 那裡確實有東西 這就是天文學家數十年來一直 稱之為「環狀結構一」的現象 因此這個名稱是由無線電天文學家所命名的 我想艾莉 布爾克海森可能是為它命名的人 你帶著你的無線電望遠鏡出發 畫出一張地圖 天空中 你會看到這些環狀結構 它們實際上是超新星殘骸 來自附近超 新星的爆炸 環狀結構一號是最大的 也可能是離我們最近的 它有點像 就在我們眼前 它距離我們比銀河系中心近約100倍 所以這是其中一個 生活中總是會讓事情變得複雜的事物 當你試圖進行天文學研究時 對吧 你會遇到許多困難 這張天體的二維地圖 我們周圍的球體 有些事物可能有100 比其他事物更接近 而你不知道哪些事物在其他事物之前 直到 你仔細想想 我們認為環線一非常接近 但這種數字 第八結構 費米氣泡 位於銀河系中心 主要原 因在於它在經度和緯度上都與這裡的中心完全對齊 它位於中心約一度的範圍內 這太接近機率的範疇了 這就是藝術家的構想 天啊 我為這個吃了不少苦頭 因此 戈達德的史考特·雷辛格、法蘭克·雷迪和其他人 為圖形設計付出極大的努力 這是一份新聞稿 當他們寄給我的時候 我說 這顏色實在太粉紅 了他們覺得被冒犯了 他們說 這不是粉紅色 而是洋紅色 我說 我們能不能用其他顏色 而不是洋紅色 因為它看起來太粉紅了 他們只是說 不 我們一直用洋紅色來表示伽馬射線 對不起 各位 如果你們正在觀看的話 我 juste 開玩笑一下 因為他們說 當人們看到洋紅色時 公眾就會知道 那是伽馬射線 你們都知道這一點 伽馬射線永遠是洋紅色的 X光永遠是藍色的 他們有一種色彩搭配 所以現在我知道這個之後 這很有用 因為如果你看看NASA 新聞稿確實是這樣 但他們從來沒有告訴任何人顏色搭配是什麼 我必須弄清楚 它 所以我說 那就用洋紅色吧 我可以接受 我的朋友們一直在做 從那之後我就一直很有趣 我是一個粉紅色的泡泡人 那麼你能做什麼呢 所以這是一位藝術家的 這裡是起源之處 這就是太陽在這裡的原因 通常 當你看到我們銀河系的圖片時 太陽就在我們這裡 它並不在數千秒差距之外 但他們這樣做的原因 在2MASS巡天計畫的優美紅外線背景圖像之上 他們把太陽放這裡 是為了讓你有這樣的視角 如果你把銀河系拿來只看一覽 將一切旋轉90度 或者我們旋轉90度 我想 然後看看 側面看起來會是這樣 對吧 我們向上看大約50度 然後向下看 我們的位置與這些覆蓋天空100度的巨大多結構相距50度 所以它們真的非常巨大 如果你有伽馬射線眼鏡可以戴上看到它們 它們就會顯得更大 每晚外出時你會注意到的東西 至少如果你住在南半球且 沒有雲層遮蔽的話 所以這裡再加入一些精美的圖形 因為 那些在戈達德的人為它們努力工作 我有兩點想要強調 關於費米氣泡及其異常之處 在整個銀河系中都有大量的伽馬射線發射 天空 看到伽馬射線並不那麼罕見 但這些有兩個原因很特別 它們具有 紅外線光譜 它們具有鋒利的邊緣 讓我來解釋一下我的意思 如果我們只是繪製出 這亮度 只要切一斷面並繪出亮度隨位置變化的函數 你會得到這樣的圖形 它在某個距離後突然下降 因此頂部相當平坦 相當於 底部平坦 但有一個相當鋭利的邊緣 這裡的光譜也是如此 那也很不尋常 這是一個困難的光譜 我們的意思是高能量相對較多 低能量 好的 這裡有1000億電子伏特 而這是1 因此 在高能量 相對於低能量的情況下 與其他發射機制相比 能量更高 這裡的藍色是 典型的X光譜或介子零發射或其他我提到的某些現象 在這裡 如果我們觀察天空中某個隨機地點 我們應該會看到類似這樣的現象 但 相反地 我們看到的卻是這個非常尖銳的光譜 這表明 不管什麼東西存在於這裡 產生這些伽馬射線的光譜也較為陡峭 且來自能量極高的來源 因此 這是論文中顯示相同現象的圖表 藍色線條 就是剛才所呈現的 而這些其他線條則是其他元件的光譜 天空 你看到它們都是相對於那樣的 那麼這一切是什麼意思呢 我們認為大約一百萬年前 銀河中心發生了一次黑洞吸積事件 銀河 我們知道銀河中心的一些事情 以及它可能特別的原因是 那裡有一個四百萬倍太陽質量的黑洞 因此當你看到銀河系中心有什 麼異常的高能現象發生時 那大概就是你的首要懷疑對象 雖然那裡 那裡也有大型明亮的星團 所以一場大規模的恆星形成事件也可能是原因之一 好的 黑洞吸積 我們知道這種事件可以噴射出高能粒子 那可能 聽起來很有趣 對吧 黑洞之所以是黑色的 是因為沒有任何東西應該能夠從它那裡逃脫 但當物體掉入黑洞時 會造成很大的混亂 因此你可以獲得高能 量的粒子和氣體 好的 我們目前正在進行後續觀測和數值模擬 模擬以驗證此假說 例如 後續的觀測是使用XMM 牛頓X射線望遠鏡 總部位於歐洲 我的意思是 它在軌道上 但這是個歐洲計畫 但他們確實具備正確的參數 可以繪製出其中一個氣泡在X光下的邊緣 因為這些氣泡也具有X光反射特性 我沒有向你展示數據 但它們在X光下也會發光 所以我們的 試圖了解那些X光片來自哪裡 至於數值模擬方面 現 場實際上有一位專家安德魯·麥卡登 他將要躲到下面去 這把椅子 他整個學期都從紐約大學來訪 他是一位數值分析專家 模擬 所以我們打算試著深入探討這個問題 好的 我們去年發表了這篇論文 而且費米團隊對此感到興奮 決定舉辦一個記者會 所以不只是發佈新聞稿 但是一場新聞電話會議 長篇大論的教授們與記者在電話中聊了半小時 然後他們將報價降低到 哇 這就是大衛·斯佩格爾所遭遇的情況 普林斯頓大學天文學系主任 不管怎樣 這件事受到了很多報導 這大概就是如此 我們現在在哪裡 所以實際上 在我停止並接受提問之前 我想預先 回答一個總是被問到的問題 我們在其他星系中會看到類似的情況嗎 例如 這是半人馬座A 這應該是目前最著名的星系之一 天空中最令人印象深刻的大規模星系外無線電訊號 因此疊加在光學影像上 所以你可以大概看到這裡是銀河系的盤面 這裡有無線電波和X光 而在另一邊也有 色彩顯示出這些大型飛機飛出以及大型無線電葉片 這些真的非常大 我 這些是比我們銀河系中的氣泡大得多的結構 但這其中心的黑洞 則是一個真正的巨獸 它的體積約是我們銀河系中心黑洞的一千倍 黑洞 因此 這個詞使用「超大質量」這個形容詞確實非常恰當 這不是由NASA製造的 也不是伽馬射線 是的 評論是 這不是洋紅色 這是真的 它不是伽馬射線 半人馬座A已經被觀測到發出伽馬射線 伽馬射線中我們能清晰觀察到的唯一河外天體 因為這些 事物在伽馬射線中看起來非常明亮 但即使如此 我們得到的影像仍然不是很令人印象深刻 我們還可以看到M31 也就是仙女座星系 它在五點被探測到 sigma 因此那裡幾乎沒有足夠的東西可以分成多個像素或 多種能量 因此費米是一台極其優秀的望遠鏡 遠遠超過其前身 但我們還需要再提升幾個數量級才能達到同樣的水平 我們在X光、光學及無線電波中獲得的數據 好的 那麼 我就先停下來 先做一些 有問題嗎 是的 先生 好的 如果太陽系被這個氣泡包圍 會有什麼影響 地球上的生命會受到什麼影響 我的意思是 直接的答案是沒有影響 但我們實際上並不清楚氣泡內部的條件細節 對壓力和的估計也…… 密度和共軛密度 以及所有這些因素都會改變10倍或100倍 所以我無法 絕對確定 但結果是大氣層對我們的保護做得非常出色 伽馬射線 要對地球造成傷害 需要一個非常強烈的伽馬射線來源靠近 好的 可以嗎 銀河中心的黑洞在一百萬年後會產生另一個氣泡嗎 如果我們回到這些影像 這裡有某樣東西被標示為藍色 那可能是先前氣泡的邊緣 氣泡 我們真的不知道 我的意思是 那只是個猜測 我會覺得更安心 說如果它一路繞行並出現在南方等等 我們只看到 這裡一點點 但或許那是之前爆炸的痕跡 有問題嗎 背後 所以我們認為它正在擴張 你有沒有想到它可能正在擴張 是的 我們認為它正在擴張 這與邊緣如此鋒利有關 我的意思是 它在溫度計上顯示很尖銳 而且這個物體有50度寬 所以相對來說 尖銳的 這讓你想到是瞬間事件 你知道 一百萬年前發 生了某件事 這個現象仍在擴張 它是一種衝擊波或爆炸波 而且如果它這裡懸浮了十億年 要維持那種光滑的形 狀會很困難 在我們待在這裡之前 上面有問題嗎 好 在這邊 問題是 這個氣泡是否與黑洞有關 我這麼問是因 為我們的溢位房間 這是他們聽到問題的唯一方式 對 所以 你應該知道 大多數星系的中心都有一個超大質量的黑洞 就像我剛說的 不幸的是 我們無法透過費米觀測其他星系 以了解它們在做什麼 然而我們確實看到一些具有這種大致形狀並在無線電中持續運作的結構 這並不罕見 因此這些結構也很可能正在發光 伽馬射線 如果我們有一個更好的望遠鏡就好了 先生 第一排 它沒有太多可以說的 處理伽馬射線 但開始時 當它通過時我聽到很多聲音 水和液體以及任何東西 它不是真空 會減慢 它真的在減慢 還是 只是透過媒介以更間接的方式進行 就像以之字形路線前進 而不是直接的路線 直接了當嗎 我之前已經警告過道格關於他 所以我很想說 那又如何呢 差異 我的意思是 它確實會減慢 在微觀尺度上 它會減慢 你可以從不同的角度來思考這種減慢 好了 我們這裡有一個問題 某處 一直都在後面 穿藍衣服的先生 這個氣泡真的只是個氣泡嗎 還是 那看起來像金色的拱門嗎 還是一隻乒乓球拍正面對著我們 好的 這是問題所在 在我們能夠獲得另一個觀點之前 天文學中只會有一種視角 你可承擔不起 你知道 從《星際大爭霸》開始 你只是派出一艘太空船 關於以曲速飛行並從另一個角度再看一次這件事 那將會非常有幫 助如果沒有這條件 而已經看過類似熱氣球形狀的結構的話 在其他星系中 我們大膽地假設我們所看到的正是如此 大約是這樣 方位對稱的 但這是一種假設 問題提前提出 當房間還是黑暗的時候 我們正在檢查圖片中是否存在多個氣泡 向左下方懸垂 是的 我想那個小弧線已經被某人指出過 之前 所以我想這可能只是以不便利的方式排列的雜訊 但隨著我們獲得更多 資料 你知道 望遠鏡還在運作 它會運作十年 當你看到某樣東西時 我們確實希望在多年後的多種能量層次上看到這種現象 實際上 真正讓我們相信這些的是 我們能夠看到這些現象的邊緣 X光和微波中的結構 透過WMAP衛星觀測 所以一旦你看到三種不同的 光的波長 你真的會開始相信這一點 這和 我們在其他星系中見過嗎 嗯 不同之處在於我們正位於伽馬射線處 我們希望能用伽馬射線看到那些其他星系 但我們還沒有這項技術 但我們確實能用X光和無線電波看到它們 並觀察到類似形狀的結構 問題先提出來 是的 我們還是會繼續 這沒關係 一兩年只是短短的一瞬間 我們之前猜測發生了什麼 或者未來可能會發生什麼 因為我們剛剛經歷了這件事 那我們再等一百萬年 我會希望能夠看一下 對 所以 如果我們能再等一百萬年 它會變得更大 但我們目前仍然堅持黑洞吸積理論 但 我們正在嘗試透過實際建立數值模型來進一步完善該理論 確保每個細節都正確無誤 這會讓伽馬射線、X光和微波獲得一個 一個自洽的物理圖像 不可能是卡達肖夫等級II文明吧 沒有機會 對不起 我原本是抱有希望的 現在至少我聽說過這件事了 當這部作品推出時 我還沒有聽說過其他任何事情 這很有趣 我說 哇 他們發現了一個費米氣泡 而我正準備在街上跳舞呢 好的 後面還有問題 最後面的那位戴眼鏡的先生 對 就是你 他們原本在從模型中減去資料時尋找的是什麼 其實我是在尋找暗物質 現在 你可能不知道暗物質 在伽馬射線中發光 我們不知道它會這樣 它在其他任何東西中都不發光 所以你必須試試看 但一個稍微認真的回答是 我們不知道什麼是 暗物質是什麼 但目前最主要的假說稱為WIMP 也就是一種弱作用的重粒 子而WIMP是在宇宙早期產生的 數量可能有十倍、百倍或千倍於普通物質 萬倍於質子的質量 而WIMPs一個有趣的特性是當它們相遇時 他們自我毀滅 意思是與朋友一起毀滅 產生一股能量 這股能量可能 轉化為伽馬射線、宇宙射線、中微子 或者誰也說不準 但總之是某種組合 那些事物中的一些 因此有理由認為消滅暗物質可能會產生伽馬射線 事實上還有微波 而且微波也一樣 因為我們有微波通道的線索 在過去幾年來 從WMAP的銀河內數據中 我對追蹤這一點非常 感興趣 以查看那裡是否會有其他類型的輻射 從而證實這個故事 所以我當時在尋找伽馬射線 但出於完全不同的目的 當我看到時 它看起來像一個八字形 我說 那可能不是暗物質 那是無限 這位小姐正在問這個視角在哪裡 因此 這就是從地球、太陽或其他任何角度所看到的整個天空 所以你必須 想像將螢幕拿起來包住你的頭 然後將頂部折到下方 這就是整個天球 對的 當你想到這樣的圖像時 你知道 當我說銀河系中心在這裡時 我的意思是朝向銀河系中心的方向 這裡對嗎 這是一張天空的地圖 所以地圖上的每一個點都對應一個方向 你看到的樣子 但我們並沒有完整的三維地圖可以讓我們 退後並繞著它旋轉 嗯 我們做出了我給你看過的模擬影像 但這些都是假的 這是真實資料 對的 人馬座 另一位先生 請問一下 對嗎 那麼問題是 這些是否 代表大量的能量 所以這個問題有強度和廣度兩種版本 對吧 本生燈很熱 比你爐子中出來的空氣還要熱 房子 但你的爐子產生的熱量要多得多 好的 所以每個 光子都具有極高的能量 是您用眼睛看到的光子的數十億倍 這間房間裡 但總體來說 它們實際上並沒有那麼多能量 因為如果我 盯著那東西第二秒鐘 你知道 數以兆計的光子剛剛進入我的眼睛 但在伽馬射線中 你會說每秒每平方米或每小時或每天的數量 因此 那裡的強度非常低 但每個光子都具有非常高的能量 道格 我有個問題想問你 我們在亞利桑那州有觀測站 一個陣列 用 來觀測這些伽馬射線暴雨 突然之間 有一場暴雨降下來 發生什麼事了 那樣呢 非常困難 是的 這是一種非常巧妙的技巧 你可以對雙方進行類似的操作 高能宇宙射線和伽馬射線 這兩種都是尋找在大氣層中產生的次級粒子簇射 氣氛 而且他們可以看到 至少我知道那些超高能宇宙射線 他們可以看見能量對應、通量密度對應每平方公里一個的粒子 每世紀一平方公里 所以你用小望遠鏡不會看到太多東西 你 必須建造一個覆蓋一千平方公里的巨大裝置 並觀察大量空氣 在地球之上 然後你會有一台足夠大的望遠鏡 可以看見這些東西 所以是的 你所處的能量越高 光子（或在這種情況下的粒子）就越少 你需要 讓這些事物變得越來越大 因此 它們是針對外面某個體積的空氣而設計的 停車場 如果在那片空氣中出現了 Shower 他們可以 因為他們正在看著它 從不同的角度出發 他們可以推算出那條穿越空氣體積的軌跡 並重建它來自的方向 而透過觀察他們能獲得多少特尼科夫光 在大氣中 他們可以計算出總能量 所以 但這真的是一種等待 遊戲 你知道的 你出去 好吧 我們有一個光子 好的 我們去拿吧 對 等一小時再等另一個 還有許多事情 這很辛苦 在一半的時間裡 他們只是等 飛機 一直到那邊 問題 你是在問 這些是噴氣式飛機嗎 還是跟噴氣式飛機走同樣的路線 它們是噴氣式飛機造成的嗎 我不清楚問題是什麼 是的 這些和噴氣式飛機不同 對 我們在一些如半人馬座A這樣的 天體上看到驚人的例子 實際上你可以看到從黑洞中噴出非常細的噴流 然後遠處有大型的無線電天線 所以這件事的重點是 你知道 我們在任何地方都看不到狹窄的飛機 甚至在接近中心的地方也看不到 但這並不表示 這表示當時並沒有這樣的飛機 一百萬年前可能真的有噴氣式飛機 不是像塞內那樣橫跨十萬光年的巨大結構 而只是…… 你知道 是一架小型噴射機 然後它關掉了 但引發了一道衝擊波 我的意思是 你可以這樣想 它就像一枚核彈爆炸後向外擴散一樣 因此我們仍在觀察 那擴展的過程 嗯 我們只是希望我們能坐下來幾個百萬年 請在此觀看影片 看看會發生什麼 我們只是在時間的某個固定時刻拍下了一張快照 好吧 另一個重點是 黑洞並不總是活躍的 它們不是 它們有時會處於靜止狀態 我知道我們的黑洞已經靜止了一段很長的時間 它曾經有過幾次爆發 但在此期間 它的強度也會改變 也許還有從其中噴出的噴流 因此 這取決於有什麼掉進去 好的 但這並不會令人驚訝 好的 我希望我們能和安德魯一起進行一次模擬 一年後 如果你在Google上輸入它 就會出現並觀看這部電影 讓我們再問幾個問題 後面有位朋友 哦 你已經問過了 問題 讓我找一個還沒說過的人 你說吧 問題是 這位藝術家是否曾經 難道只是在逗我們嗎 是的 這太完美了 我的意思是 這個的外 層基本上是餘弦θ平方 徑向坐標 事實上 你發表這樣的東西時 你會收到很多奇怪的電子郵件 一開始我每天都會收到好幾封 其中有一封是 這是一個軌域 它就像p軌域一樣 當你上化學課學習如何 無論原子中的電子如何行為 都有一種質量非常小的粒子的p軌域 所以它才會那麼大 而且看起來像p軌域 我說 嗯 那是因為 藝術家使用的公式其實和p軌域的公式相同 但這並不意味 著任何事情 我當時覺得它看起來像有人壓過米奇老鼠的帽子 因此 它確實看起來完全像一個p軌域 但那是藝術家的表現 而不是物理學 好的 最後一個問題直接提出 還有其他可能的假設嗎 是的 另一個被提到的是 我們知道銀河中心有一個大型星團 數百萬年歷史 因此在某個時期曾有大量恆星形成 最大且質量最大的恆星非常明亮 壽命短暫 迅速耗盡並爆炸 進而產生 超新星 因此 它們在還是恆星時來自恆星風 然後在爆炸後 你可以從那樣的恆星形成事件中迅速注入大量能量 現在 當我們計算數字時 似乎並不能夠迅速獲得足夠的能量 這足以完成這項工作 因此這不是我最傾向的解釋 但確實是一個 值得追求的觀點 在我們真正建立一個完整且自洽的物理模型之前 嗯 我們會繼續思考的 我要感謝芬克貝納博士今夜參與 我們可以稍微開亮一點燈