韦伯以新的高清视角观看爆炸的恒星令人惊叹不已

太空中的物体在不同波长的光下揭示了其组成和行为的不同方面。超新星遗迹仙后座A(CasA)是银河系中波长范围内研究最深入的天体之一。然而，在这颗恒星破碎的遗骸中仍然隐藏着秘密。

研究人员工具箱中的最新工具之一詹姆斯·韦伯太空望远镜正在解锁最新的成果，而韦伯最近在近红外方面的观察让研究人员大吃一惊。

就像准备放置在节日树上完美位置的闪亮圆形装饰品一样，超新星遗迹仙后座A(CasA)在美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的新图像中闪闪发光。

作为2023年白宫假期的一部分，美国第一夫人吉尔·拜登博士推出了首个白宫降临节日历。为了展示节日期间的“魔法、奇迹和欢乐”，拜登博士和美国宇航局正在用韦伯的这张新图片来庆祝。

虽然一切都明亮了，但这场景并不是众所周知的寂静之夜。韦伯的CasANIRCam(近红外相机)视图以以前在这些波长下无法达到的分辨率显示了这次恒星爆炸。这种高分辨率的图像揭示了恒星爆炸前膨胀的物质外壳撞击恒星释放的气体的复杂细节。

CasA是整个宇宙中研究最深入的超新星遗迹之一。多年来，包括美国宇航局钱德拉X射线天文台、哈勃太空望远镜和退役的斯皮策太空望远镜在内的地基和天基观测站已经收集了该物体残骸的多波长图像。

然而，天文学家现在对CasA的研究进入了一个新时代。2023年4月，韦伯的MIRI(中红外仪器)开启了这一章，揭示了超新星遗迹内壳内新的、意想不到的特征。其中许多特征在新的NIRCam图像中是不可见的，天文学家正在调查原因。

“就像玻璃碎片”

红外光对我们的眼睛来说是不可见的，因此图像处理器和科学家将这些波长的光转换为可见颜色。在CasA的这张最新图像中，颜色被分配给NIRCam的不同滤光片，每种颜色都暗示了该物体内发生的不同活动。

乍一看，NIRCam图像的色彩可能不如MIRI图像的色彩。然而，这仅仅取决于物体材料发射光的波长。

韦伯的最新图像中最引人注目的颜色是以亮橙色和浅粉色表示的团块，它们构成了超新星遗迹的内壳。韦伯锐利的视野可以探测到最微小的气体结，这些气体由恒星本身的硫、氧、氩和氖组成。

这种气体中嵌入了尘埃和分子的混合物，它们最终将成为新恒星和行星系统的组成部分。有些碎片细丝太小，甚至韦伯都无法分辨，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CasA跨度为10光年，即60万亿英里。

研究小组负责人、普渡大学的丹尼·米利萨夫耶维奇(DannyMilisavljevic)表示：“凭借NIRCam的分辨率，我们现在可以看到这颗垂死的恒星在爆炸时如何彻底破碎，留下类似于微小玻璃碎片的细丝。”“在对CasA研究了这么多年之后，现在解决了这些细节，这真的令人难以置信，这为我们提供了关于这颗恒星如何爆炸的变革性见解。”

当将韦伯新的CasA近红外视图与中红外视图进行比较时，奇怪的是，它的内腔和最外壳没有颜色。

主内壳的外围在MIRI图像中显示为深橙色和红色，现在看起来像篝火中的烟雾。这标志着超新星爆炸波撞击周围星周物质的位置。星周物质中的尘埃温度太低，无法在近红外波长下直接检测到，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，它在整个电磁频谱中发射，包括近红外光。它是由带电粒子围绕磁场线以极高的速度旋转而产生的。在内腔下半部的气泡状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CasA中央空腔中发出中红外光的绿光环，研究小组将其昵称为“绿色怪物”。研究人员在第一次看到这一功能时将其描述为“难以理解”。

虽然绿色怪物的“绿色”在NIRCam中不可见，但该区域的近红外中残留的东西可以提供对神秘特征的洞察。MIRI图像中可见的圆孔在NIRCam图像中以白色和紫色发射色隐约勾勒出轮廓，这代表电离气体。研究人员认为，这是由于超新星碎片在恒星爆炸前推动并塑造了恒星留下的气体。

研究人员还对NIRCam视野右下角的一个令人着迷的特征感到震惊。他们把这个巨大的、有条纹的斑点称为“BabyCasA”——因为它看起来像主超新星的后代。

这是一个光回波，恒星很久以前爆炸发出的光已经到达那里，并正在加热远处的尘埃，这些尘埃在冷却时会发光。灰尘模式的复杂性，以及BabyCasA与CasA本身的明显接近，让研究人员特别感兴趣。事实上，BabyCasA位于超新星遗迹后方约170光年处。

韦伯的新肖像中还散布着其他一些较小的光回声。

CasA超新星遗迹位于仙后座，距我们11,000光年。从我们的角度来看，它估计大约在340年前发生了爆炸。