你一定看過由沐浴乳搓洗出來的泡泡，它們由一層薄膜組成，包裹著少量空氣；太空中的星系也存有類似的氣泡，只是它們延伸了數千光年遠。現在，科學家進一步發現這些氣泡是天然的粒子加速器，在邊緣處產生高能粒子，可能是宇宙射線的起源地。
我們的銀河系就有兩顆巨大球形氣泡，位於銀河核心南部和北部，直徑各約 25,000 光年，科學家將它們命名為費米氣泡，由費米伽瑪射線太空望遠鏡在 2010 年時發現（做為比較，太陽系直徑約 2 光年），科學家推測氣泡可能是超大質量黑洞消耗物質後，沿著磁場線噴出的高速等離子噴流，或來自星爆的衝擊波，將大量恆星形成時所釋放的氣體推向太空。
而最近，密西根大學團隊在調查 NGC 3079 星系時有了新的見解。
NGC 3079 星系為棒旋星系，距離銀河系約 6,700 萬光年，一個明顯特徵就是星系中心也有一對往外噴發的巨大氣泡，由於這些氣泡在 X 射線、可見光和無線電波段下發光，團隊利用哈伯太空望遠鏡、錢卓拉 X 射線天文望遠鏡的數據合成新圖像，確認 NGC 3079 星系的氣泡一個直徑為 4,900 光年，另一個約 3,600 光年，比銀河系的費米氣泡還要小、年輕。
新圖像（首圖）的觀察時間共曝光 35 小時，錢卓拉 X 射線望遠鏡觀察的 X 射線頻率數據以紫、粉紅光呈現，哈伯太空望遠鏡觀察的可見光頻率數據則以紅、藍光呈現。而在錢卓拉 X 射線望遠鏡的數據中，研究人員從較小的氣泡發現同步輻射（synchrotron radiation）。
同步輻射是指帶電粒子的運動速度接近光速在電磁場中偏轉時，沿運動的切線方向發出的一種電磁輻射，研究人員不明白為何會在小氣泡中檢測到同步輻射，但這些證據表明，氣泡很可能是神祕宇宙射線的起源地。
研究人員推測其中機制為：當氣泡膨脹並與星系際空間的氣體碰撞時，氣泡外部區域產生衝擊波，帶電粒子在這些衝擊波中的紊亂磁場偏轉，就像彈珠台裡的小鋼珠撞到鋼釘後任意彈跳一樣；而當粒子通過衝擊波前沿時會被加速、進而逃逸，可能最終就以宇宙射線的形式撞擊地球大氣層。
這些氣泡做為天然的粒子加速器，能量比地球上的人造粒子加速器大型強子對撞機（LHC）還要強上 100 倍。
新研究告訴了科學家，粒子加速的地點發生在氣泡外緣，而不是星系中心，隨著未來其他望遠鏡投入無線電或 X 射線波段的檢測、建立星系氣泡的理論模型，我們一定能確認神祕宇宙射線的起源。新論文發表在《天體物理學》期刊。
- A Pair of Gargantuan Space Bubbles Might Be Spitting Cosmic Rays at Earth
- Check Out This Incredible X-Ray ‘Superbubble’ That’s Nearly 5,000 Light-Years Wide
- Astronomers Have Found ‘Superbubbles’ Producing Shock Waves in Another Galaxy
- NGC 3079: Galactic Bubbles Play Cosmic Pinball with Energetic Particles
（首圖來源：錢卓拉 X 射線天文台 / NASA）
