第63章 Loop I超泡边界（1/2）

loop i超泡边界：银河系内的巨型虚空结构

1. 发现历程与基本性质

loop i是银河系猎户臂内一个直径约300光年的超大型星际空洞结构，其边界在天文学上被称为loop i shellloop i superbubble。这一结构最早在20世纪60年代通过射电巡天被发现，当时天文学家注意到在银经320°至30°范围内存在一个巨大的半圆形射电辐射增强区域。随后的x射线观测揭示这是一个充满百万度高温等离子体的巨大空腔。

这个超泡边界的物理特性极为特别：

几何尺度：直径约300光年，壁厚约50光年

物质密度：边界处密度约0.1原子\/cm3，内部低于0.01原子\/cm3

温度梯度：从边界处的8,000k陡增至内部的热等离子体（10?-10?k）

磁场强度：边界处达5-10μg，是星际介质平均值的2-3倍

运动速度：外壳以30-50km\/s向外扩张

2. 形成机制与能量来源

loop i超泡的形成源于多次超新星爆发的累积效应：

2.1 核心驱动机制

天蝎-半人马星协内的大质量恒星在数百万年间先后爆发

据估算至少需要20-40次超新星爆发才能提供足够能量

最新的能量计算表明其总动能约10?2-10?3尔格

2.2 物理形成过程

1. 超新星激波扫过星际介质

2. 形成高温低密度的中心空腔

3. 压缩周围物质形成致密外壳

4. 后续爆发维持空腔膨胀

5. 冷却和辐射导致外壳结构复杂化

2.3 特殊动力学特征

北侧外壳已与本地泡合并形成混合界面

东南方向出现明显的物质堆积

西侧存在因磁场约束形成的丝状结构

3. 多波段观测特征

3.1 射电波段（408mhz）

展现完整的半圆形壳层结构

同步辐射揭示相对论电子分布

偏振测量显示高度有序的磁场

3.2 x射线波段（0.1-2kev）

rosat卫星揭示内部热等离子体

探测到高度电离的氧（o vii, o viii）发射线

温度分布呈现明显的不对称性

3.3 红外辐射

尘埃热辐射揭示边界冷物质分布

spitzer识别出多处分子云撞击痕迹

herschel观测到特殊的pah特征谱线

3.4 光学吸收线

ca ii和na i谱线示踪中性气体

视向速度分析揭示动态分层结构

金属丰度测定显示核合成产物分布

4. 与邻近结构的相互作用

loop i边界与多个重要星际结构存在复杂交互：

4.1 与本地泡的融合

北侧已形成混合界面区

物质交换影响两个结构的化学组成

磁场重新连接产生特殊能谱特征

4.2 与g云的碰撞

东南边界出现激波前兆