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詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在年輕超新星SN 1987A遺跡的中心發(fā)現(xiàn)了中子星的證據(jù)
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簡介神秘的地球uux.cn）據(jù)美國宇航局：美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)了最近觀測到的超新星爆發(fā)地點的中子星發(fā)射的最佳證據(jù)。這顆超新星被稱為SN 1987A，是一顆核心坍塌超新星，這意味著 ...
（神秘的詹姆證據(jù)地球uux.cn）據(jù)美國宇航局：美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)了最近觀測到的超新星爆發(fā)地點的中子星發(fā)射的最佳證據(jù)。這顆超新星被稱為SN 1987A，斯韋是伯太一顆核心坍塌超新星，這意味著其核心的空望致密殘余物形成了中子星或黑洞。人們長期以來一直在尋找這種致密天體的遠鏡遺跡證據(jù)，盡管此前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了中子星存在的年輕間接證據(jù)，但這是超新首次探測到可能的年輕中子星高能發(fā)射的影響。
超新星——一些大質(zhì)量恒星的星S心發(fā)現(xiàn)中星爆炸性最后垂死掙扎——在幾小時內(nèi)爆炸，爆炸的詹姆證據(jù)亮度在幾個月內(nèi)達到峰值。在接下來的斯韋幾十年里，這顆爆炸恒星的伯太殘骸將繼續(xù)快速演化，為天文學(xué)家實時研究一個關(guān)鍵的空望天文過程提供了難得的機會。
超新星1987A
超新星SN 1987A發(fā)生在距離地球16萬光年的遠鏡遺跡大麥哲倫星云中。它于1987年2月在地球上首次被觀測到，年輕其亮度在當年5月達到頂峰。超新這是自1604年觀測到開普勒超新星以來，第一顆可以用肉眼看到的超新星。
在首次對SN 1987A進行可見光觀測約兩小時前，世界各地的三個天文臺探測到了持續(xù)僅幾秒鐘的中微子爆發(fā)。這兩種不同類型的觀測與同一超新星事件有關(guān)，并為核心坍塌超新星如何發(fā)生的理論提供了重要證據(jù)。這一理論包括這種類型的超新星會形成中子星或黑洞的預(yù)期。從那以后，天文學(xué)家一直在膨脹的殘余物質(zhì)中心尋找這些致密天體中的一個或另一個的證據(jù)。
在過去的幾年里，人們發(fā)現(xiàn)了在殘余物中心存在中子星的間接證據(jù)，對更古老的超新星殘余物（如蟹狀星云）的觀察證實了在許多超新星殘余物中發(fā)現(xiàn)了中子星。然而，到目前為止，還沒有觀測到SN 1987A（或任何其他此類近期超新星爆發(fā)）之后出現(xiàn)中子星的直接證據(jù)。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在最近觀察到的著名超新星SN 1987A的位置觀察到了中子星發(fā)射的最佳證據(jù)。左邊是2023年發(fā)布的NIRCam（近紅外相機）圖像。右上角的圖像顯示了MIRI中分辨率光譜儀（中紅外儀器）捕捉到的來自單電離氬（氬II）的光。右下角的圖像顯示了NIRSpec（近紅外光譜儀）捕捉到的多重電離氬發(fā)出的光。兩臺儀器都顯示了來自超新星遺跡中心的強烈信號。這向科學(xué)小組表明那里有一個高能輻射源，很可能是一顆中子星。圖像：uux.cn/美國國家航空航天局、歐空局、加空局、加拿大空間科學(xué)研究所、C. Fransson（斯德哥爾摩大學(xué)）、M. Matsuura（卡迪夫大學(xué)）、M. J. Barlow（倫敦大學(xué)學(xué)院）、P. J .卡瓦納格（梅努斯大學(xué)）、J. Larsson（皇家理工學(xué)院）
斯德哥爾摩大學(xué)的Claes Fransson是這項研究的第一作者，他解釋說:“根據(jù)SN 1987A的理論模型，在超新星爆發(fā)前觀察到的10秒鐘中微子爆發(fā)表明在爆炸中形成了中子星或黑洞。但是我們還沒有觀察到任何超新星爆發(fā)產(chǎn)生的這種新生物體的任何令人信服的特征。有了這個天文臺，我們現(xiàn)在已經(jīng)找到了新生致密天體觸發(fā)發(fā)射的直接證據(jù)，它很可能是一顆中子星。”
韋伯對SN 1987A的觀測
韋伯于2022年7月開始進行科學(xué)觀測，這項工作背后的韋伯觀測是在7月16日進行的，這使SN 1987A遺跡成為韋伯觀測的首批天體之一。該團隊使用了韋伯MIRI（中紅外儀器）的中分辨率攝譜儀（MRS）模式，該模式由同一團隊的成員幫助開發(fā)。MRS是一種被稱為集成現(xiàn)場單元（IFU）的儀器。
如果超聲能夠?qū)σ粋€物體成像并同時對其進行光譜分析。IFU在每個像素上形成一個光譜，使觀察者能夠看到整個物體的光譜差異。對每個頻譜的多普勒頻移的分析也允許對每個位置的速度進行評估。
結(jié)果的光譜分析顯示，由于SN 1987A原始位置周圍噴射物質(zhì)中心的電離氬產(chǎn)生了強信號。隨后使用韋伯的NIRSpec（近紅外光譜儀）IFU在更短的波長下進行的觀察發(fā)現(xiàn)了更多的離子化化學(xué)元素，特別是五倍離子化的氬（意味著氬原子失去了18個電子中的5個）。這種離子需要高能光子才能形成，而這些光子必須來自某個地方。
“為了產(chǎn)生我們在噴出物中觀察到的這些離子，很明顯在SN 1987A殘骸的中心必須有一個高能輻射源，”Fransson說。“在論文中，我們討論了不同的可能性，發(fā)現(xiàn)只有少數(shù)情況是可能的，而且所有這些情況都涉及一顆新誕生的中子星。”
今年計劃用韋伯望遠鏡和地面望遠鏡進行更多的觀測。研究小組希望正在進行的研究將更加清楚SN 1987A殘骸的心臟到底發(fā)生了什么。這些觀測將有望刺激更詳細模型的開發(fā)，最終使天文學(xué)家不僅能夠更好地了解SN 1987A，而且能夠更好地了解所有核心坍塌超新星。
這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是世界上首屈一指的太空科學(xué)天文臺。韋伯正在解開我們太陽系的謎團，觀察其他恒星周圍的遙遠世界，探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們在其中的位置。Webb是由美國國家航空航天局及其合作伙伴ESA(歐洲航天局)和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的一個國際項目。
超新星——一些大質(zhì)量恒星的星S心發(fā)現(xiàn)中星爆炸性最后垂死掙扎——在幾小時內(nèi)爆炸，爆炸的詹姆證據(jù)亮度在幾個月內(nèi)達到峰值。在接下來的斯韋幾十年里，這顆爆炸恒星的伯太殘骸將繼續(xù)快速演化，為天文學(xué)家實時研究一個關(guān)鍵的空望天文過程提供了難得的機會。
超新星1987A
超新星SN 1987A發(fā)生在距離地球16萬光年的遠鏡遺跡大麥哲倫星云中。它于1987年2月在地球上首次被觀測到，年輕其亮度在當年5月達到頂峰。超新這是自1604年觀測到開普勒超新星以來，第一顆可以用肉眼看到的超新星。
在首次對SN 1987A進行可見光觀測約兩小時前，世界各地的三個天文臺探測到了持續(xù)僅幾秒鐘的中微子爆發(fā)。這兩種不同類型的觀測與同一超新星事件有關(guān)，并為核心坍塌超新星如何發(fā)生的理論提供了重要證據(jù)。這一理論包括這種類型的超新星會形成中子星或黑洞的預(yù)期。從那以后，天文學(xué)家一直在膨脹的殘余物質(zhì)中心尋找這些致密天體中的一個或另一個的證據(jù)。
在過去的幾年里，人們發(fā)現(xiàn)了在殘余物中心存在中子星的間接證據(jù)，對更古老的超新星殘余物（如蟹狀星云）的觀察證實了在許多超新星殘余物中發(fā)現(xiàn)了中子星。然而，到目前為止，還沒有觀測到SN 1987A（或任何其他此類近期超新星爆發(fā)）之后出現(xiàn)中子星的直接證據(jù)。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在最近觀察到的著名超新星SN 1987A的位置觀察到了中子星發(fā)射的最佳證據(jù)。左邊是2023年發(fā)布的NIRCam（近紅外相機）圖像。右上角的圖像顯示了MIRI中分辨率光譜儀（中紅外儀器）捕捉到的來自單電離氬（氬II）的光。右下角的圖像顯示了NIRSpec（近紅外光譜儀）捕捉到的多重電離氬發(fā)出的光。兩臺儀器都顯示了來自超新星遺跡中心的強烈信號。這向科學(xué)小組表明那里有一個高能輻射源，很可能是一顆中子星。圖像：uux.cn/美國國家航空航天局、歐空局、加空局、加拿大空間科學(xué)研究所、C. Fransson（斯德哥爾摩大學(xué)）、M. Matsuura（卡迪夫大學(xué)）、M. J. Barlow（倫敦大學(xué)學(xué)院）、P. J .卡瓦納格（梅努斯大學(xué)）、J. Larsson（皇家理工學(xué)院）
斯德哥爾摩大學(xué)的Claes Fransson是這項研究的第一作者，他解釋說:“根據(jù)SN 1987A的理論模型，在超新星爆發(fā)前觀察到的10秒鐘中微子爆發(fā)表明在爆炸中形成了中子星或黑洞。但是我們還沒有觀察到任何超新星爆發(fā)產(chǎn)生的這種新生物體的任何令人信服的特征。有了這個天文臺，我們現(xiàn)在已經(jīng)找到了新生致密天體觸發(fā)發(fā)射的直接證據(jù)，它很可能是一顆中子星。”
韋伯對SN 1987A的觀測
韋伯于2022年7月開始進行科學(xué)觀測，這項工作背后的韋伯觀測是在7月16日進行的，這使SN 1987A遺跡成為韋伯觀測的首批天體之一。該團隊使用了韋伯MIRI（中紅外儀器）的中分辨率攝譜儀（MRS）模式，該模式由同一團隊的成員幫助開發(fā)。MRS是一種被稱為集成現(xiàn)場單元（IFU）的儀器。
如果超聲能夠?qū)σ粋€物體成像并同時對其進行光譜分析。IFU在每個像素上形成一個光譜，使觀察者能夠看到整個物體的光譜差異。對每個頻譜的多普勒頻移的分析也允許對每個位置的速度進行評估。
結(jié)果的光譜分析顯示，由于SN 1987A原始位置周圍噴射物質(zhì)中心的電離氬產(chǎn)生了強信號。隨后使用韋伯的NIRSpec（近紅外光譜儀）IFU在更短的波長下進行的觀察發(fā)現(xiàn)了更多的離子化化學(xué)元素，特別是五倍離子化的氬（意味著氬原子失去了18個電子中的5個）。這種離子需要高能光子才能形成，而這些光子必須來自某個地方。
“為了產(chǎn)生我們在噴出物中觀察到的這些離子，很明顯在SN 1987A殘骸的中心必須有一個高能輻射源，”Fransson說。“在論文中，我們討論了不同的可能性，發(fā)現(xiàn)只有少數(shù)情況是可能的，而且所有這些情況都涉及一顆新誕生的中子星。”
今年計劃用韋伯望遠鏡和地面望遠鏡進行更多的觀測。研究小組希望正在進行的研究將更加清楚SN 1987A殘骸的心臟到底發(fā)生了什么。這些觀測將有望刺激更詳細模型的開發(fā)，最終使天文學(xué)家不僅能夠更好地了解SN 1987A，而且能夠更好地了解所有核心坍塌超新星。
這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是世界上首屈一指的太空科學(xué)天文臺。韋伯正在解開我們太陽系的謎團，觀察其他恒星周圍的遙遠世界，探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們在其中的位置。Webb是由美國國家航空航天局及其合作伙伴ESA(歐洲航天局)和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的一個國際項目。
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