超新星起源的星系湍流由超级气泡揭示
Supernova origin of galactic turbulence revealed by superbubbles
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该研究利用FAST和VLA对M31的HI巡天识别118个超级气泡，证明成团超新星反馈的动能注入率与湍流耗散率匹配，足以维持星系尺度湍流。
中文摘要 AI 辅助
超新星（SNe）是为星系尺度湍流提供能量的主要候选者之一。超新星驱动中性原子氢（HI）的膨胀壳层，称为超级气泡。由于缺乏灵敏、动力学完整、覆盖全星系的普查，超级气泡尚未被用于量化星系尺度的湍流能量预算。在此，我们展示了结合五百米口径球面射电望远镜（FAST）和甚大阵列（VLA）对最近巨螺旋星系仙女座星系（M31）的HI巡天，具有卓越的灵敏度和动力学覆盖。我们在M31的整个盘面上识别出118个超级气泡，其动力学年龄高达40百万年，与星团中超新星活动的预期持续时间一致，并将年龄覆盖范围远远扩展到以往巡天之外。根据这些超级气泡推断，超新星注入的动能率（$10^{49}$--$10^{51.5}$ erg kpc$^{-3}$ Myr$^{-1}$）在量级和空间分布上与从同一数据独立导出的湍流耗散率紧密匹配。这些结果表明，成团的超新星反馈足以维持星系尺度的湍流，这种湍流塑造了盘结构并影响星系演化。
英文摘要
Supernovae (SNe) are among the leading candidates for powering galactic-scale turbulence. SNe drive expanding shells of neutral atomic hydrogen (HI) known as superbubbles. Due to the lack of a sensitive, dynamically complete, galaxy-wide census, superbubbles have not been used to quantify the galactic-scale turbulent energy budget. Here we present a combined Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST) and Jansky Very Large Array HI survey of the Andromeda galaxy (M31), the nearest giant spiral, with superior sensitivity and dynamical coverage. We identify 118 superbubbles across the entire disk of M31 with dynamical ages up to 40 Myr, consistent with the expected duration of SN activity in a star cluster and extending the age coverage well beyond previous surveys. Inferred from these superbubbles, the kinetic energy injection rates ($10^{49}$--$10^{51.5}$ erg kpc$^{-3}$ Myr$^{-1}$) from SNe closely match the turbulence dissipation rates derived independently from the same data, in both magnitude and spatial distribution. These results demonstrate that clustered SN feedback is sufficient to sustain galactic-scale turbulence, which shapes disk structure and influences galaxy evolution.
发表机构
- New Cornerstone Science Laboratory, Department of Astronomy, Tsinghua University（新基石科学实验室，清华大学天文系）
- School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）
- National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
- Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University（北京师范大学前沿天文与天体物理研究所）
- Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）
- Dept. of Astrophysics, American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆天体物理系）
- School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）
- Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics (Nanjing University), Ministry of Education（教育部现代天文与天体物理重点实验室（南京大学））
- Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR)（马克斯·普朗克射电天文研究所）
- Department of Astronomy, Tsinghua University（清华大学天文系）
- Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文与空间科学研究院）
- The Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学柯瓦利天文与天体物理研究所）
- Department of Astronomy, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院天文系）
- Center for Combustion Energy and School of Aerospace Engineering, Tsinghua University（清华大学燃烧能源中心及航空航天学院）
- LIRA, Observatoire de Paris, Universite PSL, CNRS（巴黎天文台，PSL大学，法国国家科学研究中心，LIRA实验室）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
