美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的仙后座A新圖像
雖然一切都是美國光明的,但這一幕并不是航空航天后座眾所周知的寂靜之夜。韋伯的詹姆近紅外照相機(jī)以這些波長前所未有的分辨率顯示了這次恒星爆炸。這張高分辨率的斯韋照片揭示了物質(zhì)膨脹殼在爆炸前撞擊恒星氣體棚的復(fù)雜細(xì)節(jié)。
Cas A是伯太整個(gè)宇宙中被研究得最透徹的超新星遺跡之一。多年來,空望地面和空間天文臺(tái),湛頭外圍(外圍預(yù)約)外圍外圍上門外圍女(微信181-2989-2716)高端外圍預(yù)約,快速安排30分鐘到達(dá)包括美國國家航空航天局的錢德拉X射線天文臺(tái),哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和退休的斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡,已經(jīng)收集了該物體殘骸的多波長照片。
然而,天文學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了Cas A研究的新時(shí)代,2023年4月,韋伯的MIRI(中紅外儀器)開啟了這一篇章,揭示了超新星遺跡內(nèi)殼層中新的意想不到的特征。許多這些特征在新的NIRCam圖像中看不到,天文學(xué)家正在調(diào)查原因。

美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在近紅外光下拍攝的仙后座A (Cas A)的新圖像給天文學(xué)家提供了超新星遺跡中發(fā)生的動(dòng)力學(xué)過程的線索。亮粉色和橙色的微小團(tuán)塊構(gòu)成了超新星的內(nèi)殼,由恒星本身的硫、氧、氬和氖組成。圖像右下角的一個(gè)大的條紋狀斑點(diǎn),昵稱為Cas A寶寶,是NIRCam視野中少數(shù)可見的光回波之一。在這幅圖像中,紅色、綠色和藍(lán)色被指定為Webb的NIRCam數(shù)據(jù)的4.4、3.56和1.62微米(分別為F444W、F356W和F162M)。圖像:uux.cn/美國國家航空航天局、歐空局、加空局、STScI、D. Milisavljevic(普渡大學(xué))、T. Temim(普林斯頓大學(xué))、I. De Looze(根特大學(xué))
像玻璃碎片一樣
我們的眼睛看不到紅外光,因此圖像處理器和科學(xué)家將這些波長的光轉(zhuǎn)化為可見的顏色。在這張Cas A的最新圖像中,顏色被分配到NIRCam的不同過濾器,每種顏色都暗示著物體內(nèi)發(fā)生的不同活動(dòng)。
乍一看,NIRCam圖像可能沒有MIRI圖像豐富多彩。然而,這僅僅歸結(jié)于物體發(fā)出的光的波長。
在韋伯的最新圖像中,最引人注目的顏色是亮橙色和淺粉色的團(tuán)塊,它們構(gòu)成了超新星遺跡的內(nèi)殼。韋伯銳利的視角可以探測到恒星本身最微小的氣體結(jié),包括硫、氧、氬和氖。嵌入在這種氣體中的是塵埃和分子的混合物,最終將成為新恒星和行星系統(tǒng)的組成部分。一些碎片細(xì)絲太小,甚至連韋伯都無法分辨,這意味著它們的直徑相當(dāng)于或小于100億英里(約100個(gè)天文單位)。相比之下,整個(gè)Cas A橫跨10光年,或60萬億英里。
“通過NIRCam的分辨率,我們現(xiàn)在可以看到垂死的恒星如何在爆炸時(shí)徹底粉碎,留下類似于玻璃碎片的細(xì)絲,”領(lǐng)導(dǎo)該研究小組的普渡大學(xué)的Danny Milisavljevic說。“在研究Cas A這么多年后,現(xiàn)在解決這些細(xì)節(jié)真的令人難以置信,這為我們提供了關(guān)于這顆恒星如何爆炸的變革性見解。”

這幅圖像提供了由美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的NIRCam(近紅外照相機(jī))和MIRI(中紅外儀器)拍攝的超新星遺跡仙后座A (Cas A)的并排比較。太空中的物體在不同的波長下揭示了它們的組成和行為的不同方面。Cas A主要內(nèi)殼的外圍,在MIRI圖像中呈現(xiàn)為深橙色和紅色,在NIRCam圖像中看起來像營火冒出的煙。受到?jīng)_擊波撞擊的環(huán)星物質(zhì)中的塵埃溫度太低,在近紅外波長下無法直接探測到,但在中紅外波長下會(huì)發(fā)光。在近紅外視圖中也沒有看到Cas A中央空腔中發(fā)出中紅外綠光的環(huán),研究小組將其稱為綠色怪物。圖像:uux.cn/美國國家航空航天局、歐空局、加空局、STScI、D. Milisavljevic(普渡大學(xué))、T. Temim(普林斯頓大學(xué))、I. De Looze(根特大學(xué))
隱藏的綠色怪物
當(dāng)韋伯對(duì)Cas A的新近紅外視圖與中紅外視圖進(jìn)行比較時(shí),它的內(nèi)腔和最外層奇怪地沒有顏色。
主內(nèi)殼的外圍,在MIRI的圖像中顯示為深橙色和紅色,現(xiàn)在看起來像營火冒出的煙。這標(biāo)志著超新星爆炸波正在撞擊周圍的星周物質(zhì)。星周物質(zhì)中的塵埃溫度太低,在近紅外波長下無法直接探測到,但在中紅外波長下會(huì)發(fā)光。
研究人員表示,白色是來自同步加速器輻射的光,這種光在電磁光譜中發(fā)射,包括近紅外。它是由以極高速度繞磁力線旋轉(zhuǎn)的帶電粒子產(chǎn)生的。在內(nèi)腔下半部的氣泡狀外殼中也可以看到同步加速器輻射。
在近紅外視圖中也沒有看到Cas A中央空腔中發(fā)出中紅外綠光的環(huán),研究小組將其稱為綠色怪物。研究人員在第一眼看到這一特征時(shí),將其描述為“難以理解”。
雖然綠色怪物的“綠色”在NIRCam中不可見,但在該區(qū)域的近紅外中剩余的部分可以提供對(duì)神秘特征的洞察。MIRI圖像中可見的圓形孔洞在NIRCam圖像中以白色和紫色發(fā)射隱約勾勒出來——這代表電離氣體。研究人員認(rèn)為這是由于超新星殘骸穿過并塑造了恒星爆炸前留下的氣體。

這幅圖像突出了超新星遺跡仙后座A的幾個(gè)有趣的特征,正如韋伯的NIRCam(近紅外相機(jī))所看到的:NIRCam的精致分辨率能夠檢測到微小的氣體結(jié),由恒星本身的硫、氧、氬和氖組成;在MIRI圖像中綠色怪物內(nèi)部可見的圓形孔洞在NIRCam圖像中的白色和紫色發(fā)射中隱約可見;光回波的一個(gè)例子——當(dāng)恒星很久以前爆炸產(chǎn)生的光到達(dá)并加熱了遠(yuǎn)處的塵埃,塵埃冷卻時(shí)會(huì)發(fā)光;一個(gè)特別復(fù)雜和巨大的光回波,被研究人員昵稱為嬰兒Cas A。圖像:uux.cn/美國國家航空航天局、歐空局、加空局、STScI、D. Milisavljevic(普渡大學(xué))、T. Temim(普林斯頓大學(xué))、I. De Looze(根特大學(xué))。
嬰兒Cas A
研究人員也完全被NIRCam視野右下角的一個(gè)迷人特征驚呆了。他們稱那個(gè)巨大的條紋狀斑點(diǎn)嬰兒為Cas A——因?yàn)樗雌饋硐袷侵鞒滦堑暮蟠?br>這是一個(gè)光回波,來自恒星很久以前爆炸的光已經(jīng)到達(dá)并正在加熱遠(yuǎn)處的塵埃,這些塵埃在冷卻時(shí)會(huì)發(fā)光。錯(cuò)綜復(fù)雜的塵埃圖案,以及小Cas A與Cas A本身的明顯接近,令研究人員特別感興趣。實(shí)際上,小Cas A位于超新星遺跡后約170光年處。
還有其他幾個(gè)較小的光回聲分散在韋伯的新肖像。
Cas A超新星遺跡位于仙后座,距離我們11000光年。從我們的角度來看,它估計(jì)在大約340年前爆炸。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是世界上首屈一指的太空科學(xué)天文臺(tái)。韋伯正在解開我們太陽系的謎團(tuán),觀察其他恒星周圍的遙遠(yuǎn)世界,探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們?cè)谄渲械奈恢谩ebb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(gè)國際項(xiàng)目。
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