超新星爆炸30多年后 科学家找到隐藏的中子星

Daphane

來源:大纪元



詹姆斯‧韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）观测到了中子星发射光最佳证据。这颗中子星位于最近观测到的著名超新星SN 1987A的位置。左图是2023年发布的NIRCam（近红外相机）图像；右上图显示的是中红外成像仪（MIRI）的中分辨率摄谱仪（MRS）模式捕捉到的单电离氩（氩II）发出的光；右下角的图像是近红外摄谱仪（NIRSpec）捕捉到的多电离氩的光。两台仪器都显示了来自超新星残骸中心的强烈信号。这向科学小组表明，那里有一个高能辐射源，很可能是一颗中子星。 [NASA, ESA, CSA, STScI, C. Fransson (Stockholm University), M. Matsuura (Cardiff University), M. J. Barlow (University College London), P. J. Kavanagh (Maynooth University), J. Larsson (KTH Royal Institute of Technology)]

【大纪元2024年02月23日讯】（大纪元记者李言综合报导）1987年，一颗质量高达太阳20倍的恒星在附近星系爆炸，非常猛烈，以至于在地球南半球用肉眼就可看到，爆炸持续数周之久。科学家最终确定了这颗超新星的后代——一颗密度极大的中子星。

研究人员周四（2月22日）表示，詹姆斯‧韦伯太空望远镜（JWST）上的两台仪器在红外线波长下观测了这颗超新星，发现了涉及氩原子和硫原子的明显化学证据，表明一颗新生中子星被隐藏在爆炸留下的碎片后面。

根据这项发表在《科学》杂志上的研究，这种爆炸可以形成两种不同的奇异致密天体：黑洞或中子星。科学家通过韦伯望远镜观测解决了这颗超新星究竟产生了哪一种天体的谜团。

该研究第一作者、瑞典斯德哥尔摩大学天体物理学教授克拉斯‧弗兰森（Claes Fransson）表示：“在跟踪超新星并寻找致密天体三十多年后，我们终于找到了中子星缺失的证据，这令人兴奋，这要归功于JWST。”

该研究合著者、爱尔兰梅努斯大学实验物理系讲师帕特里克‧卡瓦纳（Patrick Kavanagh）说：“中子星是大质量恒星爆炸后产生的密度极大的致密残余物。”

“这相当于将太阳所有的质量压缩成一座城市的大小。”他说，“它们的密度非常大，一汤匙中子星的重量就相当于一座山。”

这颗超新星名为“Supernova 1987A”，位于距离地球16万光年的大麦哲伦星云中，这是一个邻近银河系的矮星系。它于1987年2月在地球上首次被观测到，其亮度在当年5月达到高峰。这是自1604年观测到开普勒超新星以来第一颗肉眼可见的超新星。

中子星

质量至少是太阳8到10倍的恒星在超新星爆炸中结束了自己的生命。恒星核心塌陷后，大部分物质被抛向太空，但留下了残余物。虽然这些爆炸是灾难性的，但却是碳、氧、硅和铁等化学元素的主要来源。这些元素使生命成为可能。

根据这颗注定要毁灭的恒星大小，其残余物可能是一颗中子星，也可能是一个黑洞。黑洞是一种引力强大到连光都无法逃脱的天体。

在首次对SN 1987A进行可见光观测大约两小时前，全球三个观测站探测到了一阵持续时间只有几秒钟的中微子爆发。

弗兰森解释说：“根据SN 1987A的理论模型，在超新星爆发之前观察到的10秒中微子爆发，意味着爆炸中形成了中子星或黑洞。”但这之前并没有通过直接证据得到证实。

“通过这个天文台，我们现在找到了由新生致密天体（很可能是中子星）引发的发射的直接证据。”他说。

韦伯的仪器检测到外层电子已被剥离的氩和硫原子，这意味着它们被“电离”。研究人员对各种情况进行了研究，发现这些原子只有在中子星的紫外线和X射线辐射下才能处于这种状态。

研究人员现在正在努力确定这是什么类型的中子星：一种被称为脉冲星、具有强磁场的快速旋转类型中子星，还是一种具有弱磁场的更“安静”的中子星。

韦伯望远镜于2022年投入使用，这些发现是它取得的又一项成就。

超新星爆炸后形成的尘埃是地球质量的20万倍，使得产生中子星的周围区域变得太不透明，无法用光学或紫外线波长的望远镜进行研究。但韦伯的长项是红外线。

伦敦大学学院天文学家兼研究合著者迈克‧巴洛（Mike Barlow）说：“在红外线下，这种尘埃要透明得多。”