仙女座星系里,藏着118个巨大的"空腔"。它们不是黑洞,也不是暗物质,而是大质量恒星死亡后,在星际气体中吹出来的气泡。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,把这些气泡一个个找了出来。

研究于当地时间9月17日发表在《自然·天文》上。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,团队在仙女座星系识别出118个中性氢超大气泡。这是全球首次通过直接观测定量证明: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。

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气泡是怎么吹出来的

超大气泡(superbubble)是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和膨胀壳层。李菂在解释成果时说,大质量恒星死亡爆炸会将周围原子氢吹成空腔和壳层,壳层膨胀、扰动,并推动下一代恒星形成。

地球及太阳系本身,就位于一个叫"本地泡"的结构中。这个结构被认为由过去若干次超新星爆发塑造。换句话说,我们脚下这片空间,也是某次恒星死亡留下的痕迹。

为什么选仙女座

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。它便于从外部完整观测星系盘内的超大气泡结构——站在银河系里看银河系,很难看清全貌。

两台望远镜分工明确:FAST擅长捕捉大尺度弥散气体信号,JVLA可分辨精细结构。两者结合,使研究团队识别到演化晚期的超大气泡,其膨胀时间最长可达约4000万年

数值对上了

团队测算超大气泡的动能输入速率,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,随星系半径的变化趋势也一致。这证实持续超新星爆发能够补给湍流损耗的能量,为延续数十年的科学猜想提供了关键实证。

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。