1987年,我们看到一颗恒星爆炸。JWST终于找到了其遗骸的证据。

1987年,地球的天空被一个罕见的景象照亮。

大麦哲伦星云中一颗垂死的恒星超新星的光爆炸在二月份首次变得可见。距离地球仅168,000光年,这一事件是如此明亮,以至于可以从我们星球的表面用肉眼看到 - 在随后的几个月里,一束光变亮,然后变暗。

从那时起,在超新星期间喷出的物质现在被命名为SN 1987A型它继续演化,除了通过望远镜之外不再可见,但它的接近使科学家对大规模恒星死亡的直接后果和演变有了前所未有的视角。

然而,有一个绝对明显的问题。这颗恒星的残余核心,那块本应完好无损地留在爆炸内脏的凌乱碎片中的碎片中发生了什么?好吧,我们现在可能有一个答案。

科学家分析詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)数据发现了意想不到的证据中子星,潜伏在恒星碎屑中。

“多亏了JWST上卓越的空间分辨率和出色的仪器,我们第一次能够探测超新星的中心以及在那里产生的东西。天体物理学家克拉斯·弗兰森(Claes Fransson)说斯德哥尔摩大学,谁领导了这项研究。

“我们现在知道有一个紧凑的电离辐射源,很可能是中子星。从爆炸发生时起,我们一直在寻找这一点,但不得不等待JWST能够验证预测。

SN 1987A的JWST NIRCam图像。美国宇航局、欧空局、CSA、松浦美佳子、理查德·阿伦特、克拉斯·弗兰森、约瑟芬·拉尔森、艾丽莎·帕根)

核心坍缩超新星大质量恒星是宇宙中最暴力的事件之一。当一颗质量超过太阳质量八倍的巨星耗尽核心聚变的材料时,就会发生这些超新星。

一旦聚变溅射到足以停止,以至于它产生的向外压力不再足以抵抗向内的引力压力,恒星就会变得笨拙。

外部物质被炸飞到太空中,但恒星的核心被重力向内挤压成一个超致密物体。这个物体是什么取决于恒星的初始质量。计算表明,一颗大约8到30个太阳质量之间的初始恒星将产生一颗中子星。任何更重的,你最终会得到一个黑洞.

因为我们没有这么多超新星的前排座位,科学家们非常热衷于观察它的展开。但是,由于所有的碎片,尚不清楚SN 1987A是否导致了中子星或黑洞。

科学家认为中子星的可能性更大,但一直无法以足够高的分辨率窥视留下的灰尘来确认。

JWST在2022年对著名的超新星残骸进行了观测,弗兰森和他的团队转向这些来寻找答案。他们利用强大的望远镜的红外功能来窥视碎片,使用光谱学来分析其中气体的成分。

在超新星残骸的中心附近,靠近爆炸发生的地方,他们发现了一些令人惊讶的东西:重氩和硫原子的外层电子被剥离,这一过程被称为电离.

电离有多种途径,这需要添加或去除电子。研究小组进行了建模,发现在这种特定背景下,只有一种解释:中子星。

该团队的模型返回了两个中子星场景。首先,当恒星冷却时,来自非常热的中子星的强大紫外线和X辐射剥离了电子。

在第二种情况下,来自快速旋转的中子星发出的粒子风可能与周围的物质相互作用以电离原子。

SN 1987A的哈勃-JWST复合体注释,揭示了与残骸相关的各种结构。(哈勃太空望远镜WFPC-3/詹姆斯·韦伯太空望远镜NIRSpec/J. Larsson)

“我们用詹姆斯·韦伯(James Webb)的MIRI和NIRSpec光谱仪探测到超新星1987A周围星云中心的强电离氩气和硫发射线,这是存在电离辐射中心源的直接证据。我们的数据只能用中子星作为电离辐射的动力源。天文学家迈克·巴洛说伦敦大学学院。

“关于中子星是否隐藏在尘埃中的谜团已经持续了30多年,我们已经解决了这个问题,这令人兴奋。

这一发现与关于中子星的几种理论一致。模型表明,在一颗垂死的恒星变成超新星之前,氩和硫会在它内部大量产生。几十年前,科学家们预测,超新星残骸中的紫外线和X辐射代表了新生中子星的存在。

但没有人猜到这可能是我们发现它的方式。

“这颗超新星不断给我们带来惊喜,”天体物理学家约瑟芬·拉尔森(Josefin Larsson)说瑞典皇家理工学院。

“没有人预料到这个紧凑的物体会通过氩气的超强发射线被探测到,所以有趣的是,这就是我们在JWST中发现它的方式。

该发现已发表在科学.

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