清华团队联合发现超大气泡驱动星系湍流

驱动中国9月19日消息，清华大学天文系主任李菂教授团队牵头的一项国际合作研究，于当地时间9月17日在《自然·天文》期刊发表成果。研究依托“中国天眼”（FAST）与美国卡尔·央斯基甚大阵列（JVLA）的联合观测，在仙女座星系中识别出118个中性氢超大气泡。该研究通过直接观测与定量分析，证实星团中持续发生的超新星爆发足以维持星系尺度的星际气体湍流，为此前延续数十年的科学猜想提供了关键实证。

超大气泡是指大质量恒星的星风与连续超新星爆炸在星际介质中吹出的巨大空腔及膨胀壳层。仙女座星系（M31）距离地球约250万光年，是距离银河系最近的大型旋涡星系，其星系盘内的超大气泡结构便于从外部进行完整观测。

在观测手段上，FAST擅长捕捉大尺度弥散气体信号，而JVLA具备分辨精细结构的能力。两者的结合使研究团队能够识别演化晚期的超大气泡，其膨胀时间最长可达约4000万年。团队通过测算超大气泡的动能输入速率，并分离各类干扰因素以估算湍流耗散速率。数据显示，二者数值相匹配，且随星系半径的变化趋势一致，从而证实持续超新星爆发能够补给湍流损耗的能量。

李菂在解释该成果时表示，大质量恒星死亡爆炸会将周围的原子氢吹成空腔和壳层，壳层的膨胀、扰动过程会推动下一代恒星的形成。地球及太阳系本身位于“本地泡”中，该结构被认为由过去若干次超新星爆发塑造。

该研究由清华大学天文系李菂团队牵头，联合中国科学院国家天文台及国际合作者完成。清华大学孟繁一与国家天文台蔡肇伟、吴京文为共同第一作者，李菂为通讯作者。研究得到国家自然科学基金、新基石科学基金会等资助。