恒星如何搅动整个星系？清华团队用“中国天眼”找到答案

记者18日从清华大学获悉，清华大学天文系主任李菂教授团队牵头的国际合作研究，依托中国天眼FAST与美国卡尔·央斯基甚大阵列（JVLA）联合观测，在仙女座星系识别出118个中性氢超泡，通过直接观测定量证明，星团持续超新星爆发足以维持星系尺度星际气体湍流，为这项延续数十年的科学猜想提供关键实证。相关研究成果在线发表在最新一期的《自然·天文》上。

早在上世纪70年代，天文学家就观测到银河系内膨胀的气体壳层结构。后续理论研究提出，大质量恒星的星风与接连不断的超新星爆炸，会在数千万年时间里在星际介质中吹出巨大空腔，也就是超泡。与此同时，星际气体普遍存在湍流运动，调控恒星诞生与星系演化。但星系湍流能量会快速耗散，学界长期猜测超新星是能量补给的主要来源，却苦于无法直接测算能量传递效率，只能依靠间接推算。

超泡恰好可以同时提供动能大小与能量输入时长两项关键观测约束。科研团队将超泡、星际湍流两大研究脉络打通，选定距离地球250万光年的仙女座星系开展观测。仙女座星系距离适中，便于完整观测星系盘内超泡结构。FAST擅长捕捉大尺度弥散气体信号，JVLA可分辨精细结构，二者结合，让研究团队识别到演化晚期的超泡，其膨胀时间最长可达4000万年。

团队测算超泡动能输入速率，并分离各类干扰因素估算湍流耗散速率。数据显示，二者数值匹配，随星系半径变化趋势一致，证实持续超新星爆发能够补给湍流损耗的能量。这项成果利用当下观测到的气体结构，约束数千万年尺度的能量传递过程，为解析恒星反馈塑造星系演化的机制提供新依据。

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