研究发现仙女座超大气泡驱动星系湍流

9月17日, 清华大学天文系李菂教授团队牵头，联合中国科学院国家天文台及国际合作者完成，发现仙女座超大气泡（superbubble以下简称超泡）驱动星系湍流, 相关研究成果在线发表于《自然·天文》。

仙女座星系中原子氢气的分布图。（李菂团队供图）

论文通讯作者李菂表示，“天体物理中的湍流研究，其观测表象往往很少超出柯尔莫哥洛夫(Kolmogorov)标度。我们把‘中国天眼’FAST对大尺度弥散气体的灵敏测量，与美国甚大天文阵列(JVLA)对精细结构的分辨能力结合起来，从星系这一超大尺度出发，探讨湍流能量注入与传递等艰深的基础物理问题。”

距离地球约250万光年的仙女座星系（M31）是距离人类最近类银河系星系。它既足够近，便于分辨大型超泡，又能从外部提供整个星系全貌。“中国天眼”FAST与美国JVLA的联合观测，同时保留了超泡壳层的精细结构与弥散的大尺度信息，使演化晚期、膨胀缓慢的超泡得以被识别。团队结合壳层形态和膨胀的运动学证据，确认118个中性氢超泡，其膨胀时间可达约4000万年。

研究人员比较了超泡的供能速率与湍流的能量损失速率，发现两者不仅数值相当，随星系半径的变化趋势也相吻合。这表明，星团中连续发生的超新星爆炸，通过超泡提供的能量足以维持M31中观测到的中性氢湍流。这项研究使超泡成为测量恒星对星系长期影响的重要工具，将超新星能否维持星系湍流这一长期争论，转化为对气体结构与运动的直接定量检验，为研究恒星反馈如何塑造星系开辟了新的观测途径。