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[科技] 探索蟹状星云的起源

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被遗忘的伟爷 发表于 7 天前 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
探索蟹状星云的起源 第1张图片





公元1054年，北宋司天监记录下了一个异常绚丽的宇宙奇观：天空中出现了一颗极其明亮的“客星”，甚至在白天也能看到。观测到的客星，实际上是6500光年之外金牛座内的一次超新星爆发事件。


几百年后，天文学家发现了这次超新星爆发产生的遗迹，也就是著名的蟹状星云。自发现近300年以来，它仍然是天空中被研究得最多的天体之一。


近日，一组天文学家利用韦布空间望远镜（JWST）解析了蟹状星云的成分。望远镜的中红外仪（MIRI）和近红外相机（NIRCam）所收集到的数据，可以帮助我们更进一步了解蟹状星云的历史。


探索蟹状星云的起源 第2张图片

韦布空间望远镜拍摄的照片展示了蟹状星云的不同结构细节。超新星遗迹由几种不同的成分组成，包括双电离硫（绿色）、暖尘埃（品红色）和同步加速辐射（蓝色）。蟹状星云内部的黄白杂色纤维代表了尘埃和双电离硫的重合区域。（图/NASA, ESA, CSA, STScI, T. Temim，Princeton University）



  一种罕见的超新星？  
简单来说，最主要的超新星可以分为两大类，即热核超新星和铁核坍缩超新星。热核超新星是双星系统中白矮星获得物质后发生的爆发。这些白矮星是低质量恒星（最大约8倍太阳质量）生命结束后留下的致密核心。而当一颗大质量恒星（超过大约10倍太阳质量）的核燃料耗尽，铁核坍缩，形成黑洞或者中子星时，就会发生铁核坍缩超新星。
而理论研究认为，当前身星的质量介于这两者之间时，很可能出现一种相对罕见的爆发类型。它产生于一颗内核由氧、氖和镁组成的演化程度较低的恒星。氧-氖-镁内核中的一些电子在一个被称为电子俘获的过程中被砸进原子核。电子的移除会导致恒星内核在自身重量的作用下坍缩，从而产生所谓的电子俘获超新星。


探索蟹状星云的起源 第3张图片

电子俘获超新星是由具有简并氧-氖-镁核的超渐近支巨星坍缩产生的。（图/S. WILKINSON; LAS CUMBRES OBSERVATORY）



在过往的研究中，天文学家根据喷出物的数量和速度计算了蟹状星云的超新星爆发的总动能。他们推断，这次爆发能量相对较低，可能还不到普通超新星的十分之一，有可能是一颗电子俘获超新星的候选者。
但由于这次爆发发生在1000年前，前身天体和爆发性质并不确定。电子俘获超新星理论与蟹状星云的观测结果之间也存在一些矛盾。此外，近年来，天文学家对铁核坍缩超新星有了进一步认识。人们开始认为，只要恒星质量足够低，这类超新星也可能产生低能量的爆发。

  新数据更新认识  
现在，韦布空间望远镜的新数据拓宽了可能的解释。在新研究中，团队利用韦布空间望远镜的光谱能力，对蟹状星云内部纤维的两个区域进行了精确测量。

理论预测，由于电子俘获超新星核的化学成分不同，镍铁丰度比（Ni/Fe）应该远远高于在太阳中测得的比率。20世纪80年代末和90年代初的研究利用光学和近红外数据测量了蟹状星云内的镍铁比，发现镍铁丰度比似乎很高，支持了电子俘获超新星的设想。


韦布空间望远镜具有灵敏的红外功能。团队再次测量了镍和铁的发射线，对镍铁丰度比做出了更可靠的估计。他们发现，与太阳相比，镍铁丰度比仍然偏高，但高出幅度并不大，和之前的估计值相比低得多。修订后的数值与电子俘获一致，但也并不能排除类似低质量恒星的铁核坍缩爆发。


而想要区分这两种可能性，还需要进一步的观测和理论工作。目前的数据仅仅覆盖了蟹状星云的两小片区域。研究人员表示，如果能识别出其他元素的发射线，比如钴或锗，可能会带来更多发现。




  描绘蟹状星云  


除此之外，研究还观测了星云遗迹的大环境。近红外成像仪收集的图像和数据让团队能够分离出蟹状星云内部的尘埃辐射，并首次进行了高分辨率的测绘。


他们绘制出了一幅全面的尘埃分布图：最外层的纤维含有相对较暖的尘埃，而温度更低的尘粒则普遍存在于中心附近。


探索蟹状星云的起源 第4张图片

韦布空间望远镜观测到的不同主要组成成分。（图/NASA, ESA, CSA, STScI, Tea Temim (Princeton University) Video- Joseph DePasquale (STScI)）



这种尘埃分布很有趣，因为它不同于仙后座A和超新星1987A这样的其他超新星遗迹。在这些天体中，尘埃往往位于最中心位置。而在蟹状星云中，尘埃则在外壳的致密纤维中。


蟹状星云似乎很符合天文学“传统”：最近、最亮、研究得最深入的天体，往往也是最奇特的天体。


#创作团队：

撰文：Takeko

排版：雯雯

#参考来源：

https://science.nasa.gov/missions/webb/investigating-the-origins-of-the-crab-nebula-with-nasas-webb/

https://news.ucsb.edu/2021/020338/goldilocks-supernova

#图片来源：

封面图&首图：NASA, ESA, NRAO/AUI/NSF AND G. DUBNER (UNIVERSITY OF BUENOS AIRES)



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精彩评论3

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沙发
小福袋大棚菜 发表于 7 天前 | 只看该作者
 
宇宙奇观，大饱眼福。不虚此生，敬畏自然！
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板凳
郭志 发表于 6 天前 | 只看该作者
 
中子星制密度很高，一茶勺的中子的物质就有上亿的重！中子星是深空探测的的灯塔！有导航作用！中子星发强大的磁场🧲和X射线！中子星有很多迷题需要进一步探索研究！它是排名第二的制密天体！第一是黑洞！希望能有更进一步发现！
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地板
福源家庭农场 发表于 6 天前 | 只看该作者
 
“但由于这次爆发发生在1000年前” 应该是观测到这次爆发是 1000 年前
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