科學家在銀河系巨大恆星爆炸中發現令人震驚的特徵
Scientists discover ‘staggering’ features in massive Milky Way star explosion
By Ashley Strickland, CNN
4 minute read
Updated 10:33 PM EST, Tue December 12, 2023
數千年前，我們銀河系中的一顆恆星劇烈爆炸，形成了一個發光的超新星殘骸，名為仙后座A，這個殘骸引起了科學家們數十年的好奇。
現在，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡拍攝的一張新影像，揭示了爆炸恆星內部最近和最詳細的景象，根據天文學家們的說法。分析這張影像可以幫助研究人員更好地理解推動這些巨大燃燒事件的過程。
這個太空觀測台還讓天文學家們能夠窺見一些神秘的特徵，這些特徵在使用像哈伯、錢德拉或史匹哲或韋伯的其他儀器拍攝的殘骸影像中沒有出現過。
這張新影像是在週一由第一夫人吉爾·拜登分享的，她首次推出了數位白宮降臨節日曆，其中包含了韋伯對仙后座A的新視角，看起來就像一個閃亮的聖誕飾品。
「我們從來沒有這樣看過一顆爆炸的恆星，」普渡大學物理和天文學助理教授丹·米利薩維列維奇在一份聲明中說。「超新星是宇宙演化的主要驅動力。它們的能量、化學豐度——有這麼多東西取決於我們對超新星的理解。這是我們對銀河系中的超新星最近的一瞥。」
關於一個被稱為「磚塊」的神秘銀河區域的新細節，揭示了它比科學家們想像的還要奇怪
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一團團的氣體和塵埃是一萬年前爆炸成超新星的恆星的唯一遺跡。仙后座A位於仙后座星座，距離地球一萬一千光年。光年是光在一年內行走的距離，相當於5.88兆英里（9.46兆公里）。
仙后座A的光芒在大約340年前首次抵達地球。作為我們銀河系中已知最年輕的超新星殘骸，這個天體已經被許多地面和太空的望遠鏡所研究。這個殘骸橫跨了大約10光年，或60兆英里（96.6兆公里）。
從Cas A（殘骸的另一個名稱）得到的洞察，讓科學家們能夠更多地了解恆星的生命週期。
天文學家們使用了韋伯的近紅外線攝像機，叫做NIRCam，來觀察超新星殘骸在不同波長的光下的樣子，這些波長與之前的觀測所用的不同。這張影像顯示了前所未有的細節，展現了超新星產生的膨脹物質殼層與恆星在爆炸前釋放的氣體的碰撞。
但是這張影像與韋伯在四月份使用望遠鏡的中紅外線儀器，或MIRI，拍攝的影像完全不同。在每張影像中，都有一些在另一張影像中看不到的特徵。
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韋伯觀測宇宙的波長是紅外線，這種光對人類的眼睛是看不見的。當科學家們處理韋伯的數據時，望遠鏡捕捉到的光被轉換成人類能看見的顏色範圍。
新的NIRCam影像是由超新星殘骸內殼中的橘色和淡粉色的閃光所主導。這些顏色對應了恆星釋放的氣態元素的結節，包括氧、氬、氖和硫。在氣體中混合著塵埃和分子。最終，這些成分都會結合起來形成新的恆星和行星。
韋伯望遠鏡捕捉到銀河系中心前所未見的一瞥
研究這個殘骸讓科學家們能夠重建超新星發生時的情況。
「有了NIRCam的解析度，我們現在可以看到這顆垂死的恆星在爆炸時是如何完全粉碎的，留下了像小玻璃碎片一樣的絲狀物，」米利薩維列維奇說。「在研究Cas A這麼多年之後，現在能夠解析出那些細節，真是令人難以置信。這些細節給了我們關於這顆恆星是如何爆炸的變革性的洞見。」
當將NIRCam影像與四月份使用MIRI拍攝的影像相比，新的視角看起來顏色較少。四月份影像中的明亮橘色和紅色漩渦，在NIRCam的眼中看起來更像是煙霧，顯示了超新星的衝擊波撞上了周圍的物質的地方。
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NIRCam影像中的白光是由同步輻射造成的，這是當帶電粒子加速並沿著磁場線運動時產生的。
NIRCam視角缺少了MIRI影像中的「綠色怪物」，也就是殘骸中心的一圈綠光，這個特徵讓天文學家們感到困惑和挑戰。
但是在近紅外線影像中可以看到一些新的細節，指向了一些被白色和紫色圍繞的圓形孔洞，這些孔洞代表了在恆星爆炸前脫落的氣體中的帶電碎片。
NIRCam影像中的另一個新特徵是一個被暱稱為Baby Cas A的斑點，它可以在右下角看到，它看起來像是更大的超新星殘骸的後代，位於仙后座A的後方170光年處。
Baby Cas A其實是一個叫做光回聲的特徵，這是當超新星的光與塵埃相互作用並使其加熱時產生的。塵埃在隨著時間冷卻的過程中繼續發光。
「這太驚人了，」米利薩維列維奇說，他領導了一個為新影像做出貢獻的項目團隊。「有些完全新的特徵出現了——這將改變我們對恆星生命週期的看法。」