韦伯在年轻超新星遗迹的中心发现了中子星的证据
宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜在最近观察到的超新星所在地发现了中子星发射的最佳证据。这颗超新星被称为 SN 1987A，是一颗核心塌缩超新星，这意味着其核心的致密残骸形成了中子星或黑洞。长期以来，人们一直在寻找这种致密天体的证据，虽然之前已经发现了中子星存在的间接证据，但这是第一次检测到可能年轻的中子星高能发射的影响。
超新星——一些大质量恒星爆炸性的最后垂挣扎——在数小时内爆炸，爆炸的亮度在几个月内达到顶峰。这颗爆炸恒星的残骸将在接下来的几十年中继续快速演化，为天文学家实时研究关键天文过程提供了难得的机会。
超新星 1987A
超新星 SN 1987A 发生在距离地球 160,000 光年的大麦哲伦云中。它于1987年2月在地球上首次被观测到，其亮度在当年5月达到顶峰。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。
在首次对 SN 1987A 进行可见光观测之前大约两个小时，世界各地的三个天文台检测到了仅持续几秒钟的中微子爆发。这两种不同类型的观测与同一超新星事件有关，并为核心塌缩超新星如何发生的理论提供了重要证据。该理论包括这种类型的超新星将形成中子星或黑洞的预期。从那时起，天文学家就一直在不断膨胀的残余物质的中心寻找这些致密天体中的一个或另一个的证据。
在过去的几年里，人们发现了遗迹中心存在中子星的间接证据，并且对更古老的超新星遗迹(例如蟹状星云)的观察证实，在许多超新星遗迹中都发现了中子星。然而，到目前为止，尚未观察到 SN 1987A(或任何其他此类最近的超新星爆炸)之后存在中子星的直接证据。
这项研究的主要作者、斯德哥尔摩大学的克莱斯·弗兰森 (Claes Fransson) 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。但我们还没有在任何超新星爆炸中观察到这种新生物体的任何引人注目的特征。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。”
韦伯对 SN 1987A 的观测
韦伯于 2022 年 7 月开始科学观测，这项工作背后的韦伯观测是在 7 月 16 日进行的，这使得 SN 1987A 遗迹成为韦伯观测到的第一批天体之一。该团队使用了韦伯 MIRI (中透视 仪器)的中分辨率光谱仪(MRS)模式，该模式是由同一团队的成员帮助开发的。MRS 是一种称为整体现场单元 (IFU) 的仪器。
IFU 能够对物体成像并 同时获取其光谱。IFU 在每个像素处形成光谱，使观察者能够看到整个物体的光谱差异。对每个频谱的多普勒频移的分析 还可以评估每个位置的速度。
结果的光谱分析显示，由于来自围绕 SN 1987A 原始位置的喷射物质中心的电离氩，产生了强烈的信号。随后使用韦伯的 NIRSpec (近透视 光谱仪)IFU 在较短波长下进行的观察发现了更严重电离的化学元素，特别是五倍电离的氩(意味着氩原子失去了 18 个电子中的 5 个)。这种离子需要高能 光子 才能形成，而这些光子必须来自某个地方。
“为了产生我们在喷射物中观察到的这些离子，很明显，SN 1987A 遗迹的中心必须存在高能辐射源，”弗兰森说。“在论文中，我们讨论了不同的可能性，发现只有几种情况是可能的，而所有这些都涉及一颗新生的中子星。”
今年计划利用韦伯望远镜和地面望远镜进行更多观测。研究小组希望正在进行的研究能够更清楚地了解 SN 1987A 遗迹中心到底发生了什么。这些观测有望刺激更详细模型的开发，最终使天文学家不仅能够更好地了解 SN 1987A，而且能够更好地了解所有核心塌缩超新星。
这些发现发表在《科学》杂志上。
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！