本地泡与本地通道
上一篇文章在介绍极紫外探测器卫星时提到，太阳当下身处一个名叫“本地泡”（Local Bubble）的低星际介质密度区域当中，而本地泡则是一道绵延数千光年的“本地通道”（Local Chimney）的一部分。这一区域的存在为极紫外深空观测提供了机遇，让人们可以由此直窥河外。虽说前文对本地泡介绍了一个大概，这个结构本身还是值得专门撰文详谈的。
本地泡与太阳周边的星际物质分布。图片提供：Linda Huff (American Scientist), Priscilla Frisch (U. Chicago)
银河系中氢云弥漫是自射电天文学在上世纪中期诞生之初即已为人所知的了。虽然星际介质分布的不均匀在当时已经初露端倪，但直到1972年轨道天文台3号也就是哥白尼卫星升空之后，介质中遍布低密度高温空穴的事实才得以确定。这些空穴呈泡状或管状，往往还彼此相连。空穴中充斥着温度高达百万度的电离氢，外部则是密度较高、温度较低的中性气体壁，因此有人将其类比为海绵或是地下的蚁穴。当下包裹着太阳的那个空穴被命名为“本地泡”，其中的中性氢原子数密度要比银盘平均值低成百上千倍。
本地泡的形状并不是完美的球壳。根据最初的估计，这一区域的宽度介于330到490光年不等，看上去与另一个庞大的低密度泡——一号圈（Loop I）相连，并发生着相互作用。宽约700光年、中心点距离地球400光年的一号圈堪称全天最大的相干结构，跨越100余度的天区，在X射线和射电波段均清晰可见。它的起源可能与天蝎-半人马星协中百万年前的一起超新星事件有关。而本地泡的诞生也应该与一号圈大致相同，是数百万年前的若干大质量恒星爆发或星风（甚至是一起伽玛射线暴或某颗高速恒星运动）的杰作。
伦琴X射线卫星眼中的一号圈，其中的北银极支（North Polar Spur）是整个圈环上最明亮的部分。图片提供：ROSAT, MPI, ESA, NASA
要勾勒本地泡的轮廓，最直接的手段莫过于借助大量距离不同的恒星光谱中的吸收线（一般以选择易于特定吸收线探测的蓝白色B或A型恒星为宜），测绘中性气体（如钠）在不同方向上的分布。由此研究者发现了大犬座军市一（大犬β）方向上绵延将近1000光年的中性气体匮乏区。但鉴于高银纬天区恒星数量本来就比较少，这一方法的应用范围有些受限，难以给出泡体的全貌。另外一条线索来自对X射线弥漫辐射的测量。强烈的软X射线辉光遍布全天，而如此能段的辐射理应会被星际气体吸收掉。本地泡的存在从两个方面可以说明这种辉光的成因：一来泡中热气体自身就会发光；二来太阳身居星际介质密度极低的泡内，周围不具备足够的吸收体虽然彗星与太阳风的相互作用也会贡献一些弥漫光，但为了解释所见的背景光强度，本地泡还是必需的。同时，软X射线造影数据还表明存在一直延伸到银晕之中的热气体泡分支，暗示本地泡可能只是更长的筒状“本地通道”的一小部分而已。当然，之前所介绍过的极紫外源，特别是河外极紫外源的扎堆分布，更直接地标出了本地泡与本地通道的所在。极紫外探测器所见的20余个河外辐射源大抵位于高银纬处，相应的天区则以本地泡的中性气体边界为界限，这有力地说明了起先认为的泡体实则具有开放式的末端，一直延伸到河外空间。
这还不算完。本地通道的形态也并不规则，而是在致密气体组成的侧壁上伸出了众多大大小小的分支，与其他泡状空穴和管道联结起来。这样的构造早在40多年前就已经被人预言到了，据信可以经由一系列超新星爆发来形成。首先是单一超新星抛出了高速膨胀的热气体泡，并与星际介质相互作用产生壳层式的超新星遗迹；然后相邻的遗迹壳层与其他热气体泡相撞，并瓦解破碎成了一系列彼此通过管道相连的空腔，让整个区域变得愈发复杂。
本地低密度通道的分布图，这条管道从太阳附近的银盘区域一直延伸到上方的银晕中。图中白色表示低密度高温气体，而深色表示致密冷气体的集中区。图片提供：U.C. Berkeley, CNRS
本地通道这种由超新星生成的结构在其他星系中倒也有所目睹。激烈的星体爆发有能力刺穿整个星系盘上的星际介质，并将高温气体抛入星系冕内，最终驱动冕中的喷流，让物质再度冷却，重新落回星系盘内。远紫外空间探测器就曾经探测到了涌向太阳的热气体，它们可能正是源自回落的银道喷流成员。所以本地通道除了为人们提供极紫外观测的窗口之外，还让银盘与银晕中的成分联系到了一起，在银河系的整体物质循环中扮演了举足轻重的角色。
这样的过程自然不会局限在太阳周边，因此本地通道或许只是银河系活跃生态的一个缩影，类似的空穴和通道网络遍布整个银盘。实际上邻近区域也确实具备物质匮乏的星际介质泡，以及让泡体联结彼此的管道。这些管道穿过致密星际介质，直抵附近富含低密度电离气体的年轻星协。随着灵敏度的提升和观测的深入，未来应该能够给出较大范围内的星际介质分布详图，并查明更多与本地泡/本地通道类似的构造。
银盘上的超新星爆发打开银晕通道，并驱动银道喷流的示意图。图片提供：FIMS, Space Science Lab, NASA
再回到本地泡内部。虽说这里的中性气体分布总体上非常稀疏，但也并非不存在起伏。比如当下就有一团较为致密且温度相对低（1万开尔文左右）的星际气体云正从天蝎-半人马星协朝向太阳系飞来（或者说太阳系正从其中穿过），并由于对邻近恒星特定波长辐射的吸收效应显露了踪迹。这团氢云的名称是“本地绒毛”（Local Fluff）或本星际云，很可能正是一号圈与本地泡之外的致密分子云——天鹰座暗隙相互作用的产物。
对于地球来说，本地泡/本地通道的最大作用在于有效屏蔽了对生命构成威胁的宇宙线与气体流——在高能宇宙线粒子接近太阳风的地盘并被拦截之前，它们已经被泡壁先期筛选过了一次。而同本星际云的相互作用或许也会为地球带来显著的影响，这是因为较致密的气体云可能会在一定程度上抑制太阳风，并让更多的粒子来到地球近旁，进而影响全球气候。实际上，历史上的若干次气候巨变没准也与太阳系穿越本星际云的某些部分有关。如果能够以更高的精度解析本地泡之内的不同成分，说不定还会为古气候学带来重要的线索，这称得上是很有意思的跨学科研究课题了。
本星际云与太阳周边环境的示意图。图片提供：Linda Huff (American Scientist), Priscilla Frisch (U. Chicago)
假设本地泡/本地通道是由数百万年前的超新星爆发吹出的，这些超新星又在哪里？太阳附近的年轻恒星有相当一部分就分布在本地通道的边界上，其中最年轻的那些又与正朝本地泡疾驰而来的昴星团B1子群成协。有研究者认为，这群恒星中最大最明亮的那些在千百万年前就已经作为超新星爆发殆尽了，它们可能正是在致密星际介质中掘出空腔，创造出本地泡/本地通道的元凶。而超新星爆发期间射出的激波又压缩了周围的气体，诱发了新一代的产星活动，于是让星团中的星光更加灿烂。
