Le catalogue cosmique recèle de nombreux objets parmi lesquels les superbulles. Il s’agit de cavités étendues sur plusieurs centaines d’années-lumière et remplies de gaz atomiques extrêmement chauds, portés à plusieurs centaines de millions de degrés. Elles se forment dans le milieu interstellaire, sculptées par les vents stellaires et les explosions de supernovas.
Les superbulles ne sont pas rares dans l’Univers. Le Système solaire est situé à proximité du centre d’une superbulle, appelée Bulle Locale, étendue sur environ 300 années-lumière dans le milieu interstellaire du bras d’Orion. Elle contient le Nuage Interstellaire Local et le Nuage G.
La densité d’atomes d’hydrogène y est de 0.05 atomes/cm3 ; cette très faible densité est due à la présence d’une supernova continuant d’émettre de puissants rayonnements, dissipant ainsi le gaz.
Les groupes stellaires OB contiennent les étoiles les plus massives (type spectral O et B) dont les masses peuvent varier entre 8 et 100 masses solaires. Ces étoiles sont à l’origine de forts vents stellaires et terminent ordinairement leur vie en supernova.
Au cours de la vie d’une telle étoile, les vents stellaires relâchent l’équivalent de 1044 J d’énergie, soit autant que l’explosion d’une supernova. Ces vents peuvent former des bulles de vents stellaires pouvant s’étendre sur des dizaines d’années-lumière.
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Bien que les étoiles des associations OB ne soient pas liées gravitationnellement, elles sont suffisamment proches pour que leurs bulles de vent stellaire fusionnent et forment alors une plus grande structure appelée superbulle.
À la mort des étoiles massives, les ondes de choc produites par les supernovas peuvent étendre ces superbulles sur plusieurs centaines d’années-lumière, avec une vitesse d’expansion de plusieurs centaines de km/s.
Même si les étoiles des groupes OB s’éloignent les unes des autres, elles le font à une vitesse relativement faible (environ 20 km/s) tout en épuisant rapidement leur combustible. Tant et si bien que, lorsqu’elles explosent, leur supernova a nécessairement lieu dans la superbulle en formation. Les explosions ne laissent ainsi aucun rémanent de supernova mais apportent leur énergie dans le milieu extrêmement chaud de la superbulle, sous forme d’ondes acoustiques, alimentant ainsi l’expansion de la cavité.
Le gaz interstellaire, repoussé par la superbulle, forme une coquille autour de celle-ci en se refroidissant. Ces coquilles de gaz ont été initialement observées via la raie à 21 cm de l’hydrogène, permettant de formuler le premier modèle théorique des superbulles. Elles ont ensuite été observées dans les rayons X, les infrarouges et la lumière visible. Des superbulles peuvent également fusionner, résultant en des structures externes appelées supercoquilles.
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