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结合三大望远镜建出恒星爆炸残骸 3D 视图,细窥蟹状星云复杂内部结构

2024-11-02 210


蟹状星云是宇宙中著名的超新星残骸,最近天文学家结合了可见光、红外光和 X 射线各种数据,创建出蟹状星云的 3D 结构示意图。

公元 1054 年,中国、阿拉伯和日本的观星学家都发现天空中突然出现一颗明亮“新星”,亮度是金星 6 倍,中国将之称为“天关客星”;随着现代观测技术改进,天文学家约翰·贝维斯于 1731 年发现了蟹状星云(Crab Nebula,又称 M1、NGC 1952、金牛座 A),距离地球约 6,500 光年,既是超新星残骸和脉冲风星云,也是存于上述史实中那颗“新星”的残骸。

1969 年,天文学家再发现蟹状星云中心是一颗脉冲星,直径约 28~30 公里,每秒自转 30.2 次,发射出 γ 射线到无线电波范围间的电磁波,由于蟹状星云的 X 射线和 γ 射线辐射能量高且非常稳定,因此天文学家将它看成宇宙中最稳定的高能辐射源之一,同时作为一种测量宇宙其他辐射源能量的基准。

现在,由太空望远镜科学研究所(STScI)、加州理工学院、哈佛大学科学家组成的团队,结合 NASA 钱卓拉 X 射线天文台(CXO)、哈伯太空望远镜(Hubble)、史匹哲太空望远镜(Spitzer)三大望远镜数据(包括 X 射线、红外光和可见光),建置出完整的蟹状星云 3D 内部结构影片,让一般人可以更理解脉冲星如何为星云提供动力的复杂物理过程。

在这段长约 4 分钟的影片中,可以看到蟹状星云核心的脉冲星、它周围的高能带电粒子云(后者又被氧气和硫云包围),以及往两个相反方向延伸的粒子射流。

接下可以看到包住脉冲星系统的同步加速器辐射(synchrotron emission),当带电粒子流围绕着磁力线旋转时,就会产生这种独特的辐射形式;再来出现的是蟹状星云的可见光外壳,看起来就像个笼子,这种炽热气体壳由触手形状的离子化氧气丝构成。

从建模可以发现,蟹状星云的结构并非一般认为的超新星残骸,传统超新星残骸由爆炸波和超新星碎片组成,这些碎片被加热到数百万度,但是蟹状星云系统内部区域由相对低温的气体组成(被同步加速器辐射加热至数千度),天文学家认为应归类为脉冲星云。

这段影片已经提供给世界各地的博物馆和天文馆,我们可以意识到这三架太空望远镜究竟是多么强大。

  • Astronomers Build Incredible 3D Visualization of Exploded Star Using NASA’s Great Observatories [Video]
  • NASA’s top observatories teamed up to capture an imploding star in captivating 3D
  • NASA’S GREAT OBSERVATORIES HELP ASTRONOMERS BUILD A 3D VISUALIZATION OF EXPLODED STAR

(首图来源:hubblesite/NASA)

2020-01-07 15:05:00

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