“中国天眼”联手“美国天眼”！地球250万光年之外有新发现

浩瀚宇宙之中，星系就像漂浮在太空的巨大岛屿。长久以来，有一个难题困扰天文学家将近50年：星系内部的星际气体，为什么可以持续翻滚、形成湍流数十亿年而不会停下来？

就在近期，清华大学李菂团队带来重磅成果，依托中国天眼FAST与美国卡尔·央斯基甚大阵列（JVLA，俗称美国天眼）协同观测，在距离地球250万光年的仙女座星系（M31）取得重大发现，相关论文正式刊登在国际顶级期刊《自然·天文》，首次定量证实星系湍流的能量来源。

很多人听说仙女座星系，都知道它是离银河系最近的大型旋涡星系，肉眼在良好环境下就能隐约看见。距离地球大约250万光年，也就是说，我们现在看到的光线，是它在250万年前发出的。选择仙女座星系作为观测目标，是因为它距离合适，既能看清星系内部细节，人类又能站在外部视角完整观测整个星系盘，是研究星系演化的绝佳样本。

一、两大射电望远镜强强联手，优势互补

中国天眼FAST坐落于贵州平塘，500米口径，是全球灵敏度最高的单口径射电望远镜。它最擅长捕捉宇宙中大范围、稀薄弥散的中性氢气体信号，看清大尺度的气体分布。

而美国JVLA甚大阵，由数十面天线组合而成，优势在于超高分辨率，能够捕捉气体精细结构。两台设备各有所长，单独观测都会存在短板，联合观测之后，就能同时兼顾大尺度气体分布和局部精细壳层结构，这也是这次能够识别大量古老超泡的关键。

很多网友会混淆，JVLA并不是阿雷西博望远镜。阿雷西博望远镜早已坍塌停用，本次合作使用的是美国甚大阵射电望远镜JVLA。两台设备联手，捕捉到了前人很难发现的演化晚期中性氢超泡。

在这次观测中，科研团队一共识别出118个中性氢超泡。这些巨大气泡，是星团中大质量恒星生命末期接连发生超新星爆发，持续释放能量，一点点把星际介质“吹”出来的巨大空腔。单个超泡的膨胀时长最高可达4000万年，尺度横跨数百到上千光年。

二、困扰科学界半世纪谜题，终于找到答案

星系不只是亿万颗恒星的集合，星际气体才是星系的骨架，也是诞生新恒星的原材料。星系内部气体持续不断翻滚、搅动，这种运动状态被称为星系湍流。

按照物理规律，湍流运动不断消耗能量，正常情况下，这些气体的扰动能量，千万年左右就会耗散殆尽，气体慢慢归于平静。但现实观测却发现，星系可以稳定存在几十亿年，气体湍流持续存在。能量到底从哪里源源不断补给？半个世纪以来，一直没有直接观测证据。

这次的观测结果，给出了明确答案：星团连续不断的超新星爆发，就是维持星系湍流的能量来源。成群大质量恒星不断爆发，吹出一个个巨大气体超泡，持续向星系内部注入动能，刚好弥补湍流消耗的能量，让星系气体可以长期翻滚，为恒星诞生持续准备原料。

简单理解：超新星就像宇宙里的鼓风机，不断吹出巨型气泡，搅动星系气体，支撑星系漫长的演化。

三、这项发现，到底有什么意义？

很多人觉得，研究几百万光年外星系的气体气泡，离普通人的生活很远，其实它夯实了星系演化的基础理论。

恒星如何诞生、星系如何成长，是天文学最核心的问题之一。此前科学家只能依靠理论模型推测，缺少直接观测证据。而这次研究，第一次定量证明超新星和星系湍流之间的能量关系，完善人类对于星系循环演化的认知。

同时，这次成果也是国际天文合作的典范。宇宙不分国界，天文探索是全人类共同的事业。中国天眼向全球科学家开放，和国外顶尖观测设备协同观测，取长补短，一起破解深空难题。中国天眼不只是属于中国，也在为全世界探索宇宙贡献力量。

当然，这项研究也只是揭开冰山一角。这次识别的118个超泡，还只是仙女座星系的一部分。未来，FAST持续巡天，配合全球其他射电设备，还会继续寻找更多超泡，进一步细化对星际介质、恒星诞生全过程的理解。

四、大众最容易踩的误区，一次性讲清楚

误区1：这次在仙女座星系找到了外星生命。

纠正：本次研究观测对象是星际中性氢气体、超泡结构，研究星系气体运动，没有发现外星生命。

误区2：“美国天眼”就是阿雷西博。

纠正：阿雷西博望远镜已经损毁，本次合作设备是JVLA甚大阵射电望远镜，二者不是同一个设备。

误区3：仙女座星系250万光年，我们看到的是实时画面。

纠正：光速有限，我们接收到的是仙女座250万年前发出的信号，并非当下这一刻的景象。

结语

从地面仰望250万光年之外的仙女座星系，两台大国重器联手，捕捉宇宙深处微弱的射电信号，破解尘封半世纪的谜题。

一颗颗恒星在星系中诞生、燃烧，最后以壮烈的超新星爆发，吹出横跨千光年的巨大气泡，搅动星际气体，开启新一轮恒星的孕育。宇宙宏大的循环，就这样被人类一点点读懂。

中国天眼未来还会持续发力，不断挖掘宇宙隐藏的秘密，带给我们更多惊喜。

免责声明：本文为天文科普，相关科研成果以《自然·天文》期刊原文和官方发布为准。宇宙天体相关数据为科研观测估算值，存在一定误差。

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