新的韦伯望远镜图像揭示了恒星结构和生命基石的秘密

仰望星空是人之常情。能够在三维细节中看到它们几乎是神圣的。

神圣的视觉是詹姆斯·韦伯太空望远镜在仙后座A(CasA)的新近红外详细图像中授予地球科学家的东西，这是一颗恒星残余物——恒星死亡时留下的气体、尘埃和其他物质的云。普渡大学理学院物理学和天文学助理教授DannyMilisavljevic研究超新星遗迹，并领导JWST研究CasA一年的研究小组。

“我花了17年时间研究恒星及其巨大的爆炸。我使用了数十台望远镜——包括地面和太空望远镜——覆盖了从伽马射线到无线电波长的电磁波谱，”Milisavljevic说。“然而，我仍然对韦伯提供的数据毫无准备。我对它们的质量和美丽感到震惊。”

仙后座A是我们银河系中一颗爆炸的大质量恒星中已知最年轻的遗迹，这使其成为了解更多此类超新星如何发生的独特机会。它爆炸产生的光在340年前首次到达地球。

Milisavljevic说：“CasA代表了我们最好的机会来观察爆炸恒星的碎片场，并进行一种恒星尸检，以了解事先那里有什么类型的恒星以及这颗恒星是如何爆炸的。”

像形成CasA的那颗超新星对生命至关重要。恒星产生多种元素，随后的超新星产生额外的元素——从我们骨骼中的钙到我们血液中的铁——并将它们传播到星际空间，播种新一代的恒星和行星。

“通过了解恒星爆炸的过程，我们正在阅读我们自己的起源故事，”Milisavljevic说。

用新的眼光看

残骸位于大约11,000光年外，位于被认为属于仙后座的天空部分。CasA由五颗明亮的恒星排列成一个“W”，从地球上看人眼是看不见的，但它占据了W的最后一笔右边的空间。

几十年来，科学家们一直在研究CasA。使用不同波长检查结构让天文学家对恒星解剖学有了新的认识，就像红外相机给人类提供的信息与只能在可见光谱中看到的相机不同的信息一样。

由JWST的18面镜子组成的金色蜂巢收集的新图像显示了令人难以置信的细节。其中，中红外光已转化为可见光，使科学家能够分析细节和结构。巨大的物质幕布，阴影为红色和橙色，代表恒星物质撞击星周气体和尘埃的位置。在那些玫瑰色的条带中，粉红色的爆发显示了恒星的复合元素，包括氧、氩和氖，在闪耀。

对于研究人员来说，图像中最令人费解的元素之一是图像右侧的大绿色环。

“我们给它起了个绰号叫绿色怪物，以纪念波士顿的芬威球场，”米利萨夫列维奇说。“如果你仔细观察，你会发现它上面布满了看起来像小气泡的东西。形状和复杂性出人意料，难以理解。”

更高分辨率的图像，在更多的波长，尤其是红外线，让天文学家更清楚地了解结构的复杂性。就像拿起双筒望远镜来帮助分辨鸟类翅膀上的颜色和图案一样，科学家拥有的细节越多，他们可以推断和分析的信息就越多。

“与以前的红外图像相比，我们看到了以前无法获得的令人难以置信的细节，”来自普林斯顿大学的项目联合研究员TeaTemim说。

尘归尘

与直觉相反，图片中一些最令人兴奋的东西可能看起来最平淡无奇：灰尘。虽然这种物质令管家感到恼火，但它却令天文学家着迷。

大量的尘埃弥漫在早期宇宙中甚至非常年轻的星系中。如果不归功于超新星，就很难解释这种尘埃的起源，超新星会在太空中喷出大量重元素——尘埃的组成部分。

但超新星也能摧毁尘埃，尚不清楚有多少能在星际旅行中幸存下来。通过与JWST一起研究CasA，天文学家希望更好地了解它的尘埃含量，这有助于我们了解行星的组成部分——以及我们自己——是在哪里产生的。

“在CasA中，我们可以在空间上解析具有不同气体成分的区域，并查看这些区域中形成的灰尘类型，”Temim说。

卡尔·萨根(CarlSagan)向人类保证，我们是由“明星材料”制成的，这句著名的话。Milisavljevic的团队和JWST的观察正在帮助科学家理解这一过程。

“韦伯是一项令人难以置信的成就，”米利萨夫列维奇说。“我很幸运能成为第一批测试其无与伦比的探索宇宙能力的科学家之一。我将用余下的职业生涯来努力了解这个数据集中的内容。”