美国宇航局火箭看到恒星形成超新星的炙热边缘

在冰雪中的玫瑰

这张图片展示了夜空中的天鹅座，拉丁语意为“天鹅”。天鹅座环状超新星遗迹，也被称为面纱星云，位于天鹅的一只翅膀附近，在这里被描绘成一个长方形的盒子。鸣谢:美国宇航局

（）据美国宇航局戈达德太空飞行中心：一个新的探空火箭任务正前往太空，以了解恒星爆炸死亡如何为新的恒星系统奠定基础。积分场紫外光谱实验或INFUSE探空火箭任务将于2023年10月29日下午9点35分在新墨西哥州的白沙导弹靶场发射。

每年有几个月，天鹅座(拉丁语意为“天鹅”)会掠过北半球的夜空。就在它的翅膀上方是后院天文学家和专业科学家最喜欢的目标:天鹅座圈，也被称为面纱星云。

天鹅座环是一颗恒星的残余，它曾经是我们太阳的20倍大。大约20，000年前，那颗恒星在自身引力下坍缩，爆发成一颗超新星。即使在2600光年之外，天文学家估计，这种闪光的亮度足以在白天从地球上看到。

超新星是巨大生命周期的一部分。他们将恒星核心中锻造的重金属喷入周围的尘埃和气体云中。它们是我们宇宙中所有比铁重的化学元素的来源，包括那些构成我们身体的元素。来自超新星的气体和尘埃逐渐聚集在一起，形成行星、恒星和新的恒星系统。

科罗拉多大学博尔德分校的研究教授兼INFUSE任务的首席研究员布莱恩·弗莱明说:“像创造天鹅座环那样的超新星对星系的形成有着巨大的影响。

天鹅座环提供了一个仍在进行中的超新星爆发的罕见景象。这个巨大的星云已经跨越了120光年，今天仍在以大约每小时93万英里(约每小时150万公里)的速度扩张。

我们的望远镜从天鹅座环捕捉到的不是超新星爆发本身。相反，我们看到尘埃和气体被激波阵面加热，当它冷却下来时会发光。

“INFUSE将观察超新星如何通过捕捉爆炸波撞击银河系周围漂浮的冷气体时发出的光向银河系释放能量，”弗莱明说。

为了在炙热的边缘看到激波阵面，弗莱明和他的团队开发了一种测量远紫外光的望远镜，这种光的能量太大，我们的眼睛看不到。这种光揭示了温度在90，000到540，000华氏度(约50，000到300，000摄氏度)之间的气体，在撞击后仍然发出咝咝声。

INFUSE是一台整体式现场摄谱仪，是第一台飞向太空的同类仪器。该仪器结合了研究光的两种方法的优势:成像和光谱学。你的典型望远镜有擅长创建图像的相机——显示光来自哪里，如实地揭示它的空间排列。但是望远镜不会将光分成不同的波长或“颜色”——相反，所有不同的波长在最终的图像中相互重叠。

另一方面，光谱学把一束光分成不同的波长或光谱，就像棱镜把光分成彩虹一样。这个过程揭示了各种各样的信息，比如光源是由什么组成的，它的温度，以及它是如何运动的。但是光谱学一次只能看到一条光线。就像透过一个狭窄的钥匙孔看夜空。

INFUSE仪器捕捉图像，然后将其“切片”，将切片排列成一个巨大的“锁眼”。分光计可以将每个切片展开成光谱。这些数据可以重新组合成一个三维图像，科学家称之为“数据立方体”——就像一堆图像，每一层都揭示了特定波长的光。

使用INFUSE的数据，Fleming和他的团队不仅可以识别特定的元素及其温度，还可以看到这些不同的元素在激波阵面上的位置。

“这是一个非常令人兴奋的项目，”同样在科罗拉多大学博尔德分校的首席研究生艾米丽·威特说，她领导了INFUSE的大部分组装和测试，并将领导数据分析。“通过这些首次测量，我们将更好地了解超新星的这些元素是如何与它们周围的环境混合的。这是朝着理解来自超新星的物质如何成为像地球这样的行星甚至像我们这样的人的一部分迈出的一大步。”

为了到达太空，INFUSE有效载荷将搭载一枚探空火箭飞行。这些灵活的无人驾驶火箭发射到太空中进行几分钟的数据收集，然后返回地面。INFUSE有效载荷将搭载两级黑色Brant 9探空火箭飞行，目标是大约150英里(240公里)的峰值高度，在那里进行观测，然后跳伞返回地面回收。该团队希望升级仪器并再次发射。事实上，INFUSE火箭的部件本身就是由2022年从澳大利亚发射的杜斯任务改造而来的。