韦伯探测到超新星 1987A 遗迹中中子星的发射

SN 1987A是过去400年来唯一肉眼可见的超新星，也是历史上研究最多的超新星。 该事件是一颗核心塌缩超新星，这意味着其核心的致密残骸形成了中子星或黑洞。 长期以来，人们一直在寻找这种致密天体的证据，虽然之前已经发现了中子星存在的间接证据，但这是第一次检测到可能年轻的中子星高能发射的影响。

SN 1987A 1987 年 2 月 23 日首次在大麦哲伦星云边缘被观测到，距离我们约 163,000 光年。

这是自 400 多年前约翰内斯·开普勒目击超新星以来，第一颗肉眼观测到的超新星。

在首次对 SN 1987A 进行可见光观测之前大约两个小时，世界各地的三个天文台检测到了仅持续几秒钟的中微子爆发。

这两种不同类型的观测与同一超新星事件有关，并为核心塌缩超新星如何发生的理论提供了重要证据。

该理论包括这种类型的超新星将形成中子星或黑洞的预期。

从那时起，天文学家就一直在不断膨胀的残余物质的中心寻找这些致密天体中的一个或另一个的证据。

在过去的几年中，人们发现了遗迹中心存在中子星的间接证据，并且对更古老的超新星遗迹进行了观测——例如 蟹状星云 — 确认在许多超新星遗迹中发现了中子星。

然而，到目前为止，尚未观察到 SN 1987A 事件后存在中子星的直接证据。

该研究的主要作者、斯德哥尔摩大学天文学家克拉斯·弗兰森 (Claes Fransson) 表示：“根据 SN 1987A 的理论模型，在超新星爆发之前观察到的 10 秒中微子爆发表明，爆炸中形成了中子星或黑洞。”

“但我们还没有在任何超新星爆炸中观察到这样一个新生物体的任何令人信服的特征。”

“通过这个天文台，我们现在找到了由新生致密天体（很可能是中子星）引发的发射的直接证据。”

在研究中，弗兰森博士和同事使用 米里 和 近红外光谱 NASA/ESA/CSA 詹姆斯·韦伯太空望远镜上的仪器在红外波长下观测 SN 1987A，并发现了重氩和硫原子的证据，这些原子的外层电子已被剥离（即原子已被电离），靠近恒星爆炸发生的地方。

他们对各种场景进行了建模，发现这些原子只能被来自热冷却中子星的紫外线和 X 射线辐射电离，或者被快速旋转的中子星加速并与周围超新星物质相互作用的相对论粒子风电离。 （脉冲星风星云）。

如果前一种情况属实，那么中子星的表面温度将约为 100 万度，是从 30 多年前坍缩核心形成时的 1000 亿度左右冷却下来的。

伦敦大学学院教授迈克·巴洛 (Mike Barlow) 表示：“我们使用 Webb 的 MIRI 和 NIRSpec 光谱仪检测到 SN 1987A 周围星云中心的强电离氩和硫发射线，这是存在电离辐射中心源的直接证据。” 。

“我们的数据只能与中子星作为电离辐射的动力源相符。”

“这种辐射可以从热中子星的百万度表面发出，也可以通过中子星快速旋转并在其周围拖动带电粒子时产生的脉冲星风星云发出。”

“关于中子星是否隐藏在尘埃中的谜团已经持续了 30 多年，令人兴奋的是我们已经解开了这个谜团。”

“超新星是使生命成为可能的化学元素的主要来源——所以我们希望我们的模型是正确的。”

“没有任何其他物体像 SN 1987A 中的中子星一样，距离我们如此之近，而且形成时间如此之短。 因为它周围的物质正在膨胀，随着时间的推移我们将会看到更多的物质。”

“为了产生我们在喷射物中观察到的离子，很明显，SN 1987A 遗迹的中心必须有一个高能辐射源，”弗兰森博士说。

“在论文中，我们讨论了不同的可能性，发现只有几种情况是可能的，而所有这些都涉及一颗新生的中子星。”

这 纸 发表于2024年2月22日版期刊 科学。

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C·弗兰森 等人。 2024 年。超新星 1987A 遗迹中致密天体的电离辐射产生的发射线。 科学 383（6685）：898-903； doi：10.1126/science.adj5796