记者9月24日从清华大学获悉，清华大学天文系主任李菂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。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的星际气体湍流，从而为“超新星爆发是星系尺度星际湍流主要能量来源”这一延续数十年的科学猜想提供了关键实证。相关研究成果日前在线发表于《自然·天文》。

早在上世纪70年代，天文学家就观测到银河系内存在膨胀的气体壳层结构。后续理论研究提出，成群大质量恒星接连发生的超新星爆炸，可在数千万年间推动周围的星际气体，形成巨大的空腔和膨胀壳层，称为“超泡”。

同时，星际气体普遍存在湍流运动——气体在多种空间尺度上无规则翻滚和扰动。这种运动会改变气体分布，调控气体在引力作用下聚集形成恒星，进而影响星系演化。但星系湍流能量会快速耗散，这意味着必然存在某种持续不断的能量补给机制。学界长期猜测超新星爆发是主要的能量补给来源，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，选定距离地球约250万光年的仙女座星系开展观测。它既足够近，能够分辨单个超泡，又便于从外部观测整个星系盘。在观测层面，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，其中一些膨胀时间可达约4000万年。

研究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，约束了数千万年尺度的能量传递过程，为解析恒星反馈如何塑造星系演化提供了新依据。