摘要
费米气泡是2010年费米伽马射线卫星在银道面上下发现的一对巨大的气泡状结构。自发现以来国际上对该结构进行了大量的研究，但该结构的物理起源依然不清楚。本学位论文主要介绍我们提出的费米气泡的理论模型，以及该模型在研究银河系星系周介质分布(CGM)上的应用。 论文第一章主要介绍费米气泡的研究背景。首先我们介绍了费米气泡的发现以及主要观测结果，包括费米气泡的形态、特征、能谱等观测结果。随后，介绍了关于费米气泡的几种理论模型，包括喷流模型、盘风模型以及核星暴模型。最后，我们介绍了自己的解释费米气泡起源的物理模型。在我们的模型中，费米气泡起源于银河系先前发生过的一次喷流活动，喷流产生的激波位于费米气泡的边界上。 论文的第二章主要介绍我们用到的研究方法，包括流体模拟程序的简单介绍，解流体动力学方程时使用的初始条件、边界条件等。本章中还详细介绍了我们使用的银河系内区的气体分布模型—Z20模型，该模型假设银河系内热气体处于等温和流体静力学平衡状态，最终得到的密度分布与β=0.5的β模型接近。 论文的第三章介绍了我们模型的主要结果，并与费米气泡的观测结果进行了比较。流体模拟表明5-6Myr前发生的活动星系核（AGN）喷流事件可以自然地再现费米气泡的形态。费米气泡边界内气体温度被加热到0.4keV，这与最近的X射线观测一致。在低银纬，模拟得到的X射线面亮度自然地解释了ROSAT1.5keV巡天图中的双锥形X射线结构。流体模拟给出的喷流释放出的总能量为～2×1055erg，Eddington比为～10-3，该数值在黑洞的热吸积流模式范围内。 我们论文第四章采用各种球状和盘状银晕气体模型作为初始条件，对费米气泡的形成进行了模拟研究。我们的最佳拟合气体密度分布可以用半径的幂律函数来描述，ne(r)=0.01(r/1kpc)-1.5cm-3。我们的研究无法确定银河系内区是否存在一个致密的核区，但如果存在的话，它应该非常小，大小为rc≤0.5kpc。当外推到大半径r～50-90kpc时，我们导出的密度分布明显低于最近从银河系的CGM气体对卫星星系气体的冲压剥离计算得到的气体密度，这表明晕气体密度剖面要么变平，要么在10≤r≤50kpc范围内有一个或多个不连续面。我们排除了银河系内区气体分布过于平坦的可能性，并指出两种常见的盘状CGM模型在存在缺陷，因而无法很好的解释费米气泡的观测结果。我们在第五章做了总结。
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