本報北京9月27日電（記者鄧暉）普通人看星系，目光往往聚焦於熠熠生輝的恆星。但在天文學家眼中，星系的“骨架”是彌漫在恆星之間的星際氣體。這些氣體不是靜止的，它們四處涌動、隨機翻滾，形成星系尺度的湍流。星系中的氣體何以翻滾數十億年不曾停歇？維系星系湍流的能量究竟來自何處？這個困擾天文界近半個世紀的難題，迎來了來自仙女座星系的直接觀測答案。清華大學天文系主任李菂團隊依托“中國天眼”FAST與美國卡爾·央斯基甚大陣列望遠鏡（JVLA）開展聯合觀測，在250萬光年外的仙女座星系識別出118個中性氫超級氣泡（以下簡稱“超泡”）。研究團隊借助這套氣體觀測數據，首次定量証實：星團內接連發生的超新星爆發，持續輸入的動能足以長期維持星系湍流。相關成果於近日發表。

湍流對星系演化至關重要：它改變氣體分布，調控氣體在引力作用下聚集，而氣體聚集，正是恆星誕生的前提。可這裡藏著一個困擾學界多年的難題：氣體湍流會不斷損耗能量，就像水裡的波紋會慢慢平息。按照計算，星系氣體裡湍流的能量大約千萬年就會耗散殆盡。但星系的演化跨越數十億年，想要湍流長久存在，就必須有穩定的能量來源持續“充電”。

天文學家猜想，超新星爆發或許就是這個能量源。大質量恆星走到生命終點，轟然爆炸，釋放巨大能量，吹開周邊氣體，形成巨大的空腔與膨脹殼層，也就是超泡。后續理論研究提出，成群恆星的星風與接連不斷的超新星爆發，可以在數千萬年的時間裡吹出巨型超泡。

但猜想不等於實証。過去的研究大多依靠間接估算，很難明確觀測到超新星到底向星際氣體輸入了多少動能，以及湍流消耗能量的速率。研究團隊將觀測目標鎖定在仙女座星系，成功識別出118個覆蓋完整生命周期的中性氫超泡。定量測算証實，超新星的能量輸入速率與星系湍流耗散速率緊密匹配，足以長期維系星系尺度的氣體湍流。

“超新星爆發會將巨大能量、重元素和全新塵埃拋回星際介質，一邊吹散、攪動宇宙氣體，一邊改造星際環境，為下一代恆星、行星的誕生筑牢物質基礎。”李菂表示，正是這種生生不息的恆星反饋，讓宇宙物質循環持續運轉。

長久以來，天體湍流研究的觀測維度十分受限。此次研究跳出傳統框架，從星系超大尺度切入，清晰闡明恆星死亡、超泡擴張、湍流維持、星系演化的完整物理鏈條。該成果不僅補齊了星系演化的關鍵研究短板，也為解讀太陽系本地氣泡環境、追溯地球宜居條件的宇宙成因提供了重要參照。