清华团队发现仙女座超大气泡驱动星系湍流的关键证据

中国青年报客户端北京9月17日电（中青报·中青网记者 杨洁）今天，清华大学讲席教授、天文系主任李菂团队牵头的国际合作研究成果在线发表于《自然·天文》（Nature Astronomy）。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，在距地球250万光年的仙女座星系（M31）中确认118个中性氢超泡，其膨胀时间可达约4000万年。该成果为全球首次通过直接观测定量证明，星团中的连续超新星爆发足以维持星系尺度的星际气体湍流，填补了国际天文领域长期以来的观测证据空白。

过去的研究通常依据恒星形成率推算超新星释放的能量，再假定其中一定比例转化为气体动能，传递效率难以确定。另一方面，湍流一边获得能量，一边持续耗散，而望远镜无法连续追踪数千万年的演化。因此，科学家长期以来主要依赖间接估算来判断。

李菂表示：“我们把‘中国天眼’FAST对大尺度弥散气体的灵敏测量，与JVLA对精细结构的分辨能力结合起来，希望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。”

研究团队将超泡与湍流两条延续数十年的研究线索联系起来：用前者测量超新星的长期动能输入，直接检验它是否足以补偿后者的能量耗散。

研究利用当前可观测的气体结构，约束跨越数千万年的能量传递，为理解恒星反馈如何影响星系演化提供了依据。在不同气体环境和恒星形成活动的星系中开展同类比较，将有助于进一步确定超新星反馈的作用，以及它如何影响后续的恒星形成。

据了解，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，清华大学为论文第一署名单位。清华大学天文系博士后孟繁一与李菂共同构思并推进研究，第一作者孟繁一主导关键数据分析，建立超泡观测与湍流能量需求之间的定量联系。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。