记者从中国科学院上海天文台获悉，依托“中国天眼”，中外天文学家在银河系一团超高速运动的星际气体云中，首次观测到了由超音速湍流主导的复杂丝状结构网络。这一成果为揭示星际云这一恒星形成区的物质来源与演化路径提供了新线索。相关成果今天在线发表于国际学术期刊《自然·天文学》。
“中国天眼”全称500米口径球面射电望远镜，英文缩写为FAST，是我国独立自主设计并建造的世界最大的单口径射电望远镜。此次FAST的观测对象是一个被称作G165的极高速云。这是一团由氢原子组成的大质量气体云，在银河系外围空间以每秒约300公里的速度高速运行。因其位置偏远、环境孤立，G165几乎不受恒星辐射与引力扰动等常见因素影响，成为研究星际云早期阶段的形成与演化的理想天然实验室。
很多天文学家毕其一生都在探索星际云，因为这是新恒星和行星形成的地方，其中或许隐藏着太阳系诞生的秘密。
FAST的超高灵敏度与空间分辨率使科学家得以揭示极高速云内部前所未有的结构细节。常规高速云通常具有显著的冷暖气体混合特征，而G165几乎完全由暖中性气体构成，冷中性气体成分极少甚至可以忽略。这一显著差异表明以G165为代表的极高速云处于星际云演化过程中的更早期阶段。
FAST观测的极高速云G165的HI 21 cm谱线的空间-速度三维结构及其识别出的复杂丝状网络。曲线是丝状网络的骨架。可以看到G165内部结构非常复杂，远非均匀平静。
令人尤为意外的是，尽管此前研究表明暖中性介质内部应当平静均匀，但该研究清晰地揭示出G165内部存在高度结构化的特征：其内部充满复杂交织的丝状结构，这些结构在多个速度层中形成网状分布，表明G165内部存在激波压缩过程，系统整体呈现出强烈的湍流特征。
为探究这种复杂结构的成因，研究团队成员李北成研究员展开进一步研究。结果表明，在磁场的配合作用下，超音速湍流能够自然产生与观测结果相符的丝状结构与动态气体行为。值得强调的是，这一过程无需引力参与，说明湍流与磁场本身就可能在星际云早期阶段主导其结构形成过程，为理解星际云早期结构形成的物理机制提供了重要线索。
该研究成果为理解银河系外缘原子气体的组织机制以及星系尺度的物质循环提供了关键观测证据，也为揭示恒星形成区的物质来源与演化路径提供了新线索。通过对一个由暖中性介质主导的极高速云所展现出的超音速与丝状特征的深入解析，该成果为探索宇宙中结构形成的物理过程，尤其是在非引力主导环境下的演化机制，开辟了新的研究方向。
科研团队表示，未来将继续依托FAST望远镜，对更多极高速云开展系统观测，进一步探索星际结构形成的普适物理规律。
上海天文台博士后刘训川为该论文的第一作者及通讯作者，刘铁研究员和沈志强研究员为共同通讯作者。
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