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脉冲星风状星云证据可能解开34年以来的天文学之谜

本文转自【cnBeta.COM】;

来自钱德拉和NuSTAR的数据为在超新星1987A(SN 1987A)的中心存在一种被称为 "脉冲星风星云 "的结构提供了证据。脉冲星风星云是由快速旋转的中子星产生的带电粒子和磁场组成的云。如果得到证实,数十年来对寻找大质量恒星坍塌后爆炸后留下致密核心的研究达到了高潮。

自从天文学家在1987年2月24日捕捉到一颗恒星的明亮爆炸后,研究人员一直在寻找本应被留下的被压扁的恒星核心。一组天文学家利用来自美国宇航局太空任务和地面望远镜的数据可能最终找到了它。作为大约400年来第一颗肉眼可见的超新星,超新星1987A(简称SN 1987A)引发了科学家们的极大兴奋,并很快成为天空中研究最多的物体之一。这颗超新星位于大麦哲伦星系,这是我们银河系的一个小型伴星系,距离地球只有大约17万光年。

当天文学家看着碎片从引爆点向外爆炸时,他们也在寻找这颗恒星的核心应该留下的东西:一颗中子星。来自美国宇航局钱德拉X射线天文台的数据和美国宇航局核子光谱望远镜阵列(NuSTAR)以前未发表的数据,结合去年报告的地面阿塔卡马大型毫米阵列(ALMA)望远镜的数据,现在提出了一系列耐人寻味的证据,证明SN 1987A中心的中子星存在。

当一颗恒星爆炸时,它在外层被炸入太空之前就会塌陷到自身。核心的压缩将它变成一个密度极大的物体,太阳的质量被挤压到一个只有大约10英里宽的物体中。这些物体被称为中子星,因为它们几乎完全由密集的中子组成。它们是极端物理学的实验室,在地球上是无法复制的。超新星1987A在30多年前爆炸,现在仍然被碎片包围。美国宇航局的核光谱望远镜阵列,或称NuSTAR(显示为蓝色)和钱德拉X射线天文台(显示为红色)对高能环境进行了成像,后者具有更精细的分辨率。快速旋转和高度磁化的中子星,称为脉冲星,会产生一束类似灯塔的辐射,当它的旋转将光束扫过天空时,天文学家会检测到脉冲。有一个脉冲星的子集,从其表面产生风,有时几乎是以光速--形成复杂的带电粒子和磁场结构,被称为 "脉冲星风星云"。

通过钱德拉和NuSTAR,研究小组发现SN 1987A的碎片撞向周围物质时产生了相对低能量的X射线。研究小组还利用NuSTAR探测更高能量X射线的能力发现了高能量粒子的证据。对这种高能X射线发射有两种可能的解释:要么是脉冲星风星云,要么是粒子被爆炸的冲击波加速到高能。后一种效应不需要脉冲星的存在,而且发生在离爆炸中心更远的地方。

最新的X射线研究支持脉冲星风星云的情况,意味着中子星一定在那里。研究人员认为在2012年和2014年之间,较高能量的X射线的亮度基本保持不变,而用澳大利亚望远镜紧凑型阵列探测到的无线电发射则有所增加。这与爆炸波方案的预期相悖。接下来,作者估计需要近400年的时间才能将电子加速到NuSTAR数据中看到的最高能量,这比残余物的年龄大10倍以上。

钱德拉和NuSTAR的数据也支持来自ALMA的一个2020年的结果,该结果为毫米波段的脉冲星风星云结构提供了可能的证据。虽然这个 "圆球 "还有其他潜在的解释,但是它被认定为脉冲星风星云可以通过新的X射线数据得到证实。这是支持有一颗中子星留下的更多证据。如果这确实是位于SN 1987A中心的一颗脉冲星,它将是迄今为止发现的最年轻的一颗。



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原文地址《 脉冲星风状星云证据可能解开34年以来的天文学之谜》发布于2021-5-5

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