（神秘的美國(guó)地球uux.cn）據(jù)美國(guó)宇航局：在美國(guó)國(guó)家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的一張新照片中，超新星遺跡仙后座A (Cas A)閃閃發(fā)光，航空航天后座就像一個(gè)閃亮的詹姆圓形裝飾品，隨時(shí)準(zhǔn)備被放置在圣誕樹(shù)上的斯韋最佳位置。作為白宮2023年假期的伯太一部分，美國(guó)第一夫人吉爾·拜登博士首次亮相白宮降臨節(jié)日歷。空望為了展示節(jié)日的遠(yuǎn)鏡“魔力、奇跡和歡樂(lè)”，拍攝拜登博士和美國(guó)國(guó)家航空航天局用韋伯的圖像這張新照片來(lái)慶祝。
雖然一切都是美國(guó)光明的，但這一幕并不是航空航天后座眾所周知的寂靜之夜。韋伯的詹姆近紅外照相機(jī)以這些波長(zhǎng)前所未有的分辨率顯示了這次恒星爆炸。這張高分辨率的斯韋照片揭示了物質(zhì)膨脹殼在爆炸前撞擊恒星氣體棚的復(fù)雜細(xì)節(jié)。
Cas A是伯太整個(gè)宇宙中被研究得最透徹的超新星遺跡之一。多年來(lái)，空望地面和空間天文臺(tái)，包括美國(guó)國(guó)家航空航天局的錢(qián)德拉X射線天文臺(tái)，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和退休的斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡，已經(jīng)收集了該物體殘骸的多波長(zhǎng)照片。
然而，天文學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了Cas A研究的新時(shí)代，2023年4月，韋伯的MIRI(中紅外儀器)開(kāi)啟了這一篇章，揭示了超新星遺跡內(nèi)殼層中新的意想不到的特征。許多這些特征在新的NIRCam圖像中看不到，天文學(xué)家正在調(diào)查原因。

美國(guó)國(guó)家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在近紅外光下拍攝的仙后座A (Cas A)的新圖像給天文學(xué)家提供了超新星遺跡中發(fā)生的動(dòng)力學(xué)過(guò)程的線索。亮粉色和橙色的微小團(tuán)塊構(gòu)成了超新星的內(nèi)殼，由恒星本身的硫、氧、氬和氖組成。圖像右下角的一個(gè)大的條紋狀斑點(diǎn)，昵稱為Cas A寶寶，是NIRCam視野中少數(shù)可見(jiàn)的光回波之一。在這幅圖像中，紅色、綠色和藍(lán)色被指定為Webb的NIRCam數(shù)據(jù)的4.4、3.56和1.62微米(分別為F444W、F356W和F162M)。圖像：uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局、加空局、STScI、D. Milisavljevic(普渡大學(xué))、T. Temim(普林斯頓大學(xué))、I. De Looze(根特大學(xué))
像玻璃碎片一樣
我們的眼睛看不到紅外光，因此圖像處理器和科學(xué)家將這些波長(zhǎng)的光轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)的顏色。在這張Cas A的最新圖像中，顏色被分配到NIRCam的不同過(guò)濾器，每種顏色都暗示著物體內(nèi)發(fā)生的不同活動(dòng)。
乍一看，NIRCam圖像可能沒(méi)有MIRI圖像豐富多彩。然而，這僅僅歸結(jié)于物體發(fā)出的光的波長(zhǎng)。
在韋伯的最新圖像中，最引人注目的顏色是亮橙色和淺粉色的團(tuán)塊，它們構(gòu)成了超新星遺跡的內(nèi)殼。韋伯銳利的視角可以探測(cè)到恒星本身最微小的氣體結(jié)，包括硫、氧、氬和氖。嵌入在這種氣體中的是塵埃和分子的混合物，最終將成為新恒星和行星系統(tǒng)的組成部分。一些碎片細(xì)絲太小，甚至連韋伯都無(wú)法分辨，這意味著它們的直徑相當(dāng)于或小于100億英里(約100個(gè)天文單位)。相比之下，整個(gè)Cas A橫跨10光年，或60萬(wàn)億英里。
“通過(guò)NIRCam的分辨率，我們現(xiàn)在可以看到垂死的恒星如何在爆炸時(shí)徹底粉碎，留下類(lèi)似于玻璃碎片的細(xì)絲，”領(lǐng)導(dǎo)該研究小組的普渡大學(xué)的Danny Milisavljevic說(shuō)。“在研究Cas A這么多年后，現(xiàn)在解決這些細(xì)節(jié)真的令人難以置信，這為我們提供了關(guān)于這顆恒星如何爆炸的變革性見(jiàn)解。”

這幅圖像提供了由美國(guó)國(guó)家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的NIRCam(近紅外照相機(jī))和MIRI(中紅外儀器)拍攝的超新星遺跡仙后座A (Cas A)的并排比較。太空中的物體在不同的波長(zhǎng)下揭示了它們的組成和行為的不同方面。Cas A主要內(nèi)殼的外圍，在MIRI圖像中呈現(xiàn)為深橙色和紅色，在NIRCam圖像中看起來(lái)像營(yíng)火冒出的煙。受到?jīng)_擊波撞擊的環(huán)星物質(zhì)中的塵埃溫度太低，在近紅外波長(zhǎng)下無(wú)法直接探測(cè)到，但在中紅外波長(zhǎng)下會(huì)發(fā)光。在近紅外視圖中也沒(méi)有看到Cas A中央空腔中發(fā)出中紅外綠光的環(huán)，研究小組將其稱為綠色怪物。圖像：uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局、加空局、STScI、D. Milisavljevic(普渡大學(xué))、T. Temim(普林斯頓大學(xué))、I. De Looze(根特大學(xué))
隱藏的綠色怪物
當(dāng)韋伯對(duì)Cas A的新近紅外視圖與中紅外視圖進(jìn)行比較時(shí)，它的內(nèi)腔和最外層奇怪地沒(méi)有顏色。
主內(nèi)殼的外圍，在MIRI的圖像中顯示為深橙色和紅色，現(xiàn)在看起來(lái)像營(yíng)火冒出的煙。這標(biāo)志著超新星爆炸波正在撞擊周?chē)男侵芪镔|(zhì)。星周物質(zhì)中的塵埃溫度太低，在近紅外波長(zhǎng)下無(wú)法直接探測(cè)到，但在中紅外波長(zhǎng)下會(huì)發(fā)光。
研究人員表示，白色是來(lái)自同步加速器輻射的光，這種光在電磁光譜中發(fā)射，包括近紅外。它是由以極高速度繞磁力線旋轉(zhuǎn)的帶電粒子產(chǎn)生的。在內(nèi)腔下半部的氣泡狀外殼中也可以看到同步加速器輻射。
在近紅外視圖中也沒(méi)有看到Cas A中央空腔中發(fā)出中紅外綠光的環(huán)，研究小組將其稱為綠色怪物。研究人員在第一眼看到這一特征時(shí)，將其描述為“難以理解”。
雖然綠色怪物的“綠色”在NIRCam中不可見(jiàn)，但在該區(qū)域的近紅外中剩余的部分可以提供對(duì)神秘特征的洞察。MIRI圖像中可見(jiàn)的圓形孔洞在NIRCam圖像中以白色和紫色發(fā)射隱約勾勒出來(lái)——這代表電離氣體。研究人員認(rèn)為這是由于超新星殘骸穿過(guò)并塑造了恒星爆炸前留下的氣體。

這幅圖像突出了超新星遺跡仙后座A的幾個(gè)有趣的特征，正如韋伯的NIRCam(近紅外相機(jī))所看到的:NIRCam的精致分辨率能夠檢測(cè)到微小的氣體結(jié)，由恒星本身的硫、氧、氬和氖組成；在MIRI圖像中綠色怪物內(nèi)部可見(jiàn)的圓形孔洞在NIRCam圖像中的白色和紫色發(fā)射中隱約可見(jiàn)；光回波的一個(gè)例子——當(dāng)恒星很久以前爆炸產(chǎn)生的光到達(dá)并加熱了遠(yuǎn)處的塵埃，塵埃冷卻時(shí)會(huì)發(fā)光；一個(gè)特別復(fù)雜和巨大的光回波，被研究人員昵稱為嬰兒Cas A。圖像：uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局、加空局、STScI、D. Milisavljevic(普渡大學(xué))、T. Temim(普林斯頓大學(xué))、I. De Looze(根特大學(xué))。
嬰兒Cas A
研究人員也完全被NIRCam視野右下角的一個(gè)迷人特征驚呆了。他們稱那個(gè)巨大的條紋狀斑點(diǎn)嬰兒為Cas A——因?yàn)樗雌饋?lái)像是主超新星的后代。
這是一個(gè)光回波，來(lái)自恒星很久以前爆炸的光已經(jīng)到達(dá)并正在加熱遠(yuǎn)處的塵埃，這些塵埃在冷卻時(shí)會(huì)發(fā)光。錯(cuò)綜復(fù)雜的塵埃圖案，以及小Cas A與Cas A本身的明顯接近，令研究人員特別感興趣。實(shí)際上，小Cas A位于超新星遺跡后約170光年處。
還有其他幾個(gè)較小的光回聲分散在韋伯的新肖像。
Cas A超新星遺跡位于仙后座，距離我們11000光年。從我們的角度來(lái)看，它估計(jì)在大約340年前爆炸。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是世界上首屈一指的太空科學(xué)天文臺(tái)。韋伯正在解開(kāi)我們太陽(yáng)系的謎團(tuán)，觀察其他恒星周?chē)倪b遠(yuǎn)世界，探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們?cè)谄渲械奈恢谩ebb是由美國(guó)國(guó)家航空航天局及其合作伙伴ESA(歐洲航天局)和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際項(xiàng)目。

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