作为能量大于 10E15 eV 宇宙线源的费米气泡

{\it Fermi} 大面积望远镜最近发现了两个巨大的伽马射线气泡，它们向银河系中心南北两侧延伸，其直径和高度的量级为 $H\sim 10$ kpc。我们提出，银河系超大质量黑洞 Sgr A$^*$ 的周期性恒星捕获过程（捕获率为 $\tau_{\rm cap}^{-1}\sim 3\times 10^{-5}$ yr$^{-1}$，每次捕获释放能量为 $W\sim 3\times 10^{52}$ erg）可以导致热等离子体以 $u\sim 10^8$ cm s$^{-1}$ 的风速注入银河系晕。热等离子体的周期性注入可以产生一系列激波。气泡中的高能质子在与这些激波相互作用时被再加速。我们证明，对于大于 $E> 10^{15}$ eV 的能量，加速过程可以更好地用随机二阶费米加速来描述。我们提出，观测到的宇宙线（CRs）谱中“膝”区内的强子宇宙线是由分布在银河系盘内的银河系超新星遗迹产生的。这些粒子在费米气泡中的再加速产生了膝区以上的宇宙线。在气泡中该能量范围内的平均宇宙线扩散系数为 $D_B\sim 3\times 10^{30}$ cm$^2$ s$^{-1}$ 的情况下，我们能够重现膝区以内和以外的谱指数。气泡激波能量转化为宇宙线能量的效率约为 10\%。该模型自然地解释了观测到的宇宙线通量、谱指数以及膝区处的谱匹配。