近日，由中国科学院大学、国家天文台、清华大学等组成的国际研究团队，利用“中国天眼”FAST与美国卡尔·央斯基甚大阵列（JVLA）的联合观测，在仙女座星系（M31）确认118个中性氢超泡，发现连续超新星爆发通过这些巨型气泡注入的能量足以维持该星系的中性氢湍流，为揭示星系湍流起源提供了直接观测证据。相关成果于2026年9月17日发表于《自然·天文》（Nature Astronomy）。
星际湍流广泛存在于星系气体中，影响气体的聚集、恒星形成的效率以及星系结构的演化。由于湍流能量会持续耗散，维持这种运动需要不断补充能量。长期以来，超新星被认为是重要的能量来源，但以往研究多从恒星形成率推算超新星爆发率，再假定一定比例的爆炸能量转化为气体动能。这一比例难以确定，使超新星能否维持星系湍流始终缺少直接的观测检验。
超泡为解决这一问题提供了新的途径。成群大质量恒星的星风与连续超新星爆发，能够在星际介质中形成巨大的气体空腔及膨胀壳层。超泡的尺度、膨胀速度和周围气体密度，可以用于估算已传入气体的动能；结合膨胀时间，还可以进一步约束长期平均的能量输入速率，从而与湍流的能量需求直接比较。
研究团队选择距离地球约250万光年的仙女座星系开展观测分析。它既足够近，能够分辨单个超泡，又允许从星系外部研究整个气体盘。此次研究将FAST的中性氢观测与JVLA档案数据相结合：JVLA分辨壳层的精细结构，FAST补充弥散、大尺度气体的辐射。两者互补，使演化晚期、膨胀缓慢的超泡得以被识别，也使气体含量和谱线宽度的测量更加可靠。
团队通过同时检验壳层形态和膨胀运动，在M31盘面确认118个中性氢超泡，其估算的膨胀时间最长可达约4000万年，与大质量星团中连续超新星活动的持续时间相当。根据这些超泡，研究人员估算了超新星向星际气体注入动能的平均速率，并从同一组观测数据中，依据气体的非热随机运动独立估算湍流耗散速率。
结果显示，两种速率不仅数值相当，随星系半径的变化趋势也相符，表明超新星通过超泡提供的能量足以维持M31中观测到的中性氢湍流。这项工作将超泡膨胀与星系尺度的气体运动建立了定量联系，为理解恒星反馈如何调控星际介质及恒星形成提供了观测约束，也为在更多近邻星系中检验湍流的驱动机制提供了方法。
中国科学院大学吴京文教授、国家天文台蔡肇伟研究员共同牵头FAST观测，并参与研究构思与核心分析，为该成果奠定了关键观测基础。清华大学孟繁一、国家天文台蔡肇伟、中国科学院大学吴京文为论文共同第一作者，清华大学李菂为通讯作者。研究得到国家自然科学基金、新基石科学基金会等资助。
论文题目：Supernova origin of galactic turbulence revealed by superbubbles
