美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的仙后座A新图像

五毒男孩又

（）据美国宇航局：在美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的一张新照片中，超新星遗迹仙后座A (Cas A)闪闪发光，就像一个闪亮的圆形装饰品，随时准备被放置在圣诞树上的最佳位置。作为白宫2023年假期的一部分，美国第一夫人吉尔·拜登博士首次亮相白宫降临节日历。为了展示节日的“魔力、奇迹和欢乐”，拜登博士和美国国家航空航天局用韦伯的这张新照片来庆祝。

虽然一切都是光明的，但这一幕并不是众所周知的寂静之夜。韦伯的近红外照相机以这些波长前所未有的分辨率显示了这次恒星爆炸。这张高分辨率的照片揭示了物质膨胀壳在爆炸前撞击恒星气体棚的复杂细节。

Cas A是整个宇宙中被研究得最透彻的超新星遗迹之一。多年来，地面和空间天文台，包括美国国家航空航天局的钱德拉X射线天文台，哈勃太空望远镜和退休的斯皮策太空望远镜，已经收集了该物体残骸的多波长照片。

然而，天文学家现在已经进入了Cas A研究的新时代，2023年4月，韦伯的MIRI(中红外仪器)开启了这一篇章，揭示了超新星遗迹内壳层中新的意想不到的特征。许多这些特征在新的NIRCam图像中看不到，天文学家正在调查原因。



美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜在近红外光下拍摄的仙后座A (Cas A)的新图像给天文学家提供了超新星遗迹中发生的动力学过程的线索。亮粉色和橙色的微小团块构成了超新星的内壳，由恒星本身的硫、氧、氩和氖组成。图像右下角的一个大的条纹状斑点，昵称为Cas A宝宝，是NIRCam视野中少数可见的光回波之一。在这幅图像中，红色、绿色和蓝色被指定为Webb的NIRCam数据的4.4、3.56和1.62微米(分别为F444W、F356W和F162M)。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、STScI、D. Milisavljevic(普渡大学)、T. Temim(普林斯顿大学)、I. De Looze(根特大学)

像玻璃碎片一样

我们的眼睛看不到红外光，因此图像处理器和科学家将这些波长的光转化为可见的颜色。在这张Cas A的最新图像中，颜色被分配到NIRCam的不同过滤器，每种颜色都暗示着物体内发生的不同活动。

乍一看，NIRCam图像可能没有MIRI图像丰富多彩。然而，这仅仅归结于物体发出的光的波长。

在韦伯的最新图像中，最引人注目的颜色是亮橙色和浅粉色的团块，它们构成了超新星遗迹的内壳。韦伯锐利的视角可以探测到恒星本身最微小的气体结，包括硫、氧、氩和氖。嵌入在这种气体中的是尘埃和分子的混合物，最终将成为新恒星和行星系统的组成部分。一些碎片细丝太小，甚至连韦伯都无法分辨，这意味着它们的直径相当于或小于100亿英里(约100个天文单位)。相比之下，整个Cas A横跨10光年，或60万亿英里。

“通过NIRCam的分辨率，我们现在可以看到垂死的恒星如何在爆炸时彻底粉碎，留下类似于玻璃碎片的细丝，”领导该研究小组的普渡大学的Danny Milisavljevic说。“在研究Cas A这么多年后，现在解决这些细节真的令人难以置信，这为我们提供了关于这颗恒星如何爆炸的变革性见解。”



这幅图像提供了由美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜的NIRCam(近红外照相机)和MIRI(中红外仪器)拍摄的超新星遗迹仙后座A (Cas A)的并排比较。太空中的物体在不同的波长下揭示了它们的组成和行为的不同方面。Cas A主要内壳的外围，在MIRI图像中呈现为深橙色和红色，在NIRCam图像中看起来像营火冒出的烟。受到冲击波撞击的环星物质中的尘埃温度太低，在近红外波长下无法直接探测到，但在中红外波长下会发光。在近红外视图中也没有看到Cas A中央空腔中发出中红外绿光的环，研究小组将其称为绿色怪物。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、STScI、D. Milisavljevic(普渡大学)、T. Temim(普林斯顿大学)、I. De Looze(根特大学)

隐藏的绿色怪物

当韦伯对Cas A的新近红外视图与中红外视图进行比较时，它的内腔和最外层奇怪地没有颜色。

主内壳的外围，在MIRI的图像中显示为深橙色和红色，现在看起来像营火冒出的烟。这标志着超新星爆炸波正在撞击周围的星周物质。星周物质中的尘埃温度太低，在近红外波长下无法直接探测到，但在中红外波长下会发光。

研究人员表示，白色是来自同步加速器辐射的光，这种光在电磁光谱中发射，包括近红外。它是由以极高速度绕磁力线旋转的带电粒子产生的。在内腔下半部的气泡状外壳中也可以看到同步加速器辐射。

在近红外视图中也没有看到Cas A中央空腔中发出中红外绿光的环，研究小组将其称为绿色怪物。研究人员在第一眼看到这一特征时，将其描述为“难以理解”。

虽然绿色怪物的“绿色”在NIRCam中不可见，但在该区域的近红外中剩余的部分可以提供对神秘特征的洞察。MIRI图像中可见的圆形孔洞在NIRCam图像中以白色和紫色发射隐约勾勒出来——这代表电离气体。研究人员认为这是由于超新星残骸穿过并塑造了恒星爆炸前留下的气体。



这幅图像突出了超新星遗迹仙后座A的几个有趣的特征，正如韦伯的NIRCam(近红外相机)所看到的:NIRCam的精致分辨率能够检测到微小的气体结，由恒星本身的硫、氧、氩和氖组成；在MIRI图像中绿色怪物内部可见的圆形孔洞在NIRCam图像中的白色和紫色发射中隐约可见；光回波的一个例子——当恒星很久以前爆炸产生的光到达并加热了远处的尘埃，尘埃冷却时会发光；一个特别复杂和巨大的光回波，被研究人员昵称为婴儿Cas A。图像：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、STScI、D. Milisavljevic(普渡大学)、T. Temim(普林斯顿大学)、I. De Looze(根特大学)。

婴儿Cas A

研究人员也完全被NIRCam视野右下角的一个迷人特征惊呆了。他们称那个巨大的条纹状斑点婴儿为Cas A——因为它看起来像是主超新星的后代。

这是一个光回波，来自恒星很久以前爆炸的光已经到达并正在加热远处的尘埃，这些尘埃在冷却时会发光。错综复杂的尘埃图案，以及小Cas A与Cas A本身的明显接近，令研究人员特别感兴趣。实际上，小Cas A位于超新星遗迹后约170光年处。

还有其他几个较小的光回声分散在韦伯的新肖像。

Cas A超新星遗迹位于仙后座，距离我们11000光年。从我们的角度来看，它估计在大约340年前爆炸。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯正在解开我们太阳系的谜团，观察其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。Webb是由美国国家航空航天局及其合作伙伴ESA(欧洲航天局)和加拿大航天局领导的一个国际项目。