NASA费米望远镜发现附近超新星并没有发出伽马射线

NASA费米望远镜发现附近超新星并没有发出伽马射线 2023 年对风车星系中的超新星 SN 2023ixf 的观测为研究宇宙射线的产生提供了一个独特的机会，但是 NASA 的费米望远镜并没有探测到预期的伽马射线，这表明能量转换率比预期的要低得多。资料来源：美国国家航空航天局2023年5月18日，一颗超新星在附近的风车星系（Messier 101）爆发，它位于大约2200万光年外的大熊座。这颗超新星被命名为SN 2023ixf，是自2008年费米探测器发射以来发现的附近最亮的超新星。意大利里雅斯特大学研究员吉列姆-马蒂-德韦萨说："天体物理学家以前估计，超新星将其总能量的大约 10%转化为宇宙射线加速度。但我们从未直接观测到这一过程。通过对SN 2023ixf的新观测，我们的计算结果是爆炸后几天内的能量转换率低至1%。这并不排除超新星是宇宙射线工厂的可能性，但这确实意味着我们还有更多关于超新星产生的知识要学习。"这篇论文由马丁-德维萨在奥地利因斯布鲁克大学（University of Innsbruck）期间发表，将刊登在未来出版的《天文学与天体物理学》（Astronomy and Astrophysics）杂志上。即使没有探测到伽马射线，美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜也能帮助天文学家了解更多有关宇宙的信息。资料来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心宇宙射线及其起源每天，数以万亿计的宇宙射线与地球大气层发生碰撞。其中大约 90% 是氢原子核（或质子），其余的是电子或较重元素的原子核。自 20 世纪初以来，科学家们一直在研究宇宙射线的起源，但这些粒子无法追溯到它们的源头。由于宇宙射线带电，它们在飞往地球的途中会因遇到磁场而改变方向。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的费米项目科学家伊丽莎白-海斯说："然而，伽马射线会直接射向我们。宇宙射线在与周围环境中的物质相互作用时会产生伽马射线。费米望远镜是轨道上最灵敏的伽马射线望远镜，因此当它没有探测到预期的信号时，科学家必须对这种缺失做出解释。解开这个谜团，就能更准确地了解宇宙射线的起源。"弗雷德-劳伦斯-惠普尔天文台（Fred Lawrence Whipple Observatory）的48英寸望远镜在2023年6月捕捉到了这张风车星系（Messier 101）的可见光图像。超新星2023ixf的位置被圈了起来。天文台位于亚利桑那州的霍普金斯山上，由哈佛天体物理学中心和史密森尼天文台共同运营。资料来源：平松等人，2023/Sebastian Gomez (STScI)作为宇宙射线加速器的超新星长期以来，天体物理学家一直怀疑超新星是宇宙射线的主要贡献者。当一颗质量至少是太阳 8 倍的恒星耗尽燃料时，就会发生这种爆炸。内核坍缩，然后反弹，推动冲击波向外穿过恒星。冲击波加速粒子，产生宇宙射线。当宇宙射线与恒星周围的其他物质和光线碰撞时，就会产生伽马射线。超新星会极大地影响星系的星际环境。它们的爆炸波和不断膨胀的碎片云可能会持续存在 5 万年以上。2013年，费米测量显示，银河系中的超新星残骸正在加速宇宙射线，当它们撞击星际物质时，会产生伽马射线光。但天文学家说，这些残余物并没有产生足够的高能粒子，无法与科学家在地球上的测量结果相匹配。一种理论认为，超新星可能会在最初爆炸后的几天或几周内加速银河系中能量最高的宇宙射线。但是超新星非常罕见，在银河系这样的星系中，一个世纪才会发生几次。在大约3200万光年的距离内，超新星平均每年只发生一次。从可见光望远镜第一次看到 SN 2023ixf 开始，经过一个月的观测，费米没有探测到伽马射线。挑战与未来研究合著者、法国国家科学研究中心下属蒙彼利埃宇宙与粒子实验室的天体物理学家马蒂厄-雷诺（Matthieu Renaud）说："不幸的是，看不到伽马射线并不意味着没有宇宙射线。我们必须对所有有关加速机制和环境条件的基本假设进行研究，才能将伽马射线的缺失转化为宇宙射线产生的上限。"研究人员提出了几种可能影响费米观测到该事件产生的伽马射线的情况，比如爆炸碎片的分布方式和恒星周围物质的密度。费米的观测首次为研究超新星爆炸后的状况提供了机会。以其他波长对SN 2023ixf进行的更多观测、基于这一事件的新模拟和模型，以及未来对其他年轻超新星的研究，都将帮助天文学家找到宇宙宇宙射线的神秘来源。费米是戈达德管理的一个天体物理学和粒子物理学合作项目。费米项目是与美国能源部合作开发的，法国、德国、意大利、日本、瑞典和美国的学术机构和合作伙伴也做出了重要贡献。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韦伯望远镜让早期宇宙中的已发现超新星数量增加10倍

韦伯望远镜让早期宇宙中的已发现超新星数量增加10倍 韦伯望远镜非常适合用来识别极其遥远的超新星，因为存在一种叫做宇宙学红移的现象，在这种现象中，穿越宇宙的光线会被拉伸到更长的波长。来自远古超新星的可见光被拉伸得如此之长，以至于最终出现在红外线中。韦伯望远镜的仪器可以看到红外光，因此非常适合寻找这些遥远的超新星。一个研究小组利用韦伯早期宇宙深度探测的数据，发现了比以前已知的多 10 倍的远古超新星。这项研究是利用韦伯望远镜对远古超新星进行更广泛探测的第一步。JADES 深度场使用的是 NASA 詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）的观测数据，这是 JADES（JWST 高级河外星系深度巡天）计划的一部分。一个研究 JADES 数据的天文学家小组发现了大约 80 个亮度随时间变化的天体（绿色圈内）。这些被称为瞬变天体的天体大多是恒星或超新星爆炸的结果。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、JADES 合作组织美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）深入窥探宇宙，为科学家们首次提供了宇宙早期超新星的详细资料。一个使用韦伯数据的研究小组发现，早期宇宙中的超新星比之前已知的多 10 倍。其中一些新发现的爆炸恒星是同类恒星中最遥远的例子，包括那些用来测量宇宙膨胀率的恒星。"韦伯望远镜是一台发现超新星的机器，"图森市亚利桑那大学斯图尔特天文台的三年级研究生克里斯塔-德库西（Christa DeCoursey）说。"探测到的超新星数量之多，加上这些超新星的距离之远，是我们巡天观测中最令人兴奋的两项成果"。德库西在威斯康星州麦迪逊举行的美国天文学会第244次会议的新闻发布会上介绍了这些发现。资料来源：NASA、ESA、CSA、Ann Feild（STScI）为了取得这些发现，研究小组分析了作为 JWST 高级深河外星系巡天（JADES）计划一部分而获得的成像数据。韦伯望远镜非常适合寻找极其遥远的超新星，因为它们的光线会被拉伸到更长的波长这种现象被称为宇宙学红移。(见上图）。在韦伯望远镜发射之前，只有少数超新星的红移超过2，这相当于宇宙的年龄只有33亿年仅为目前年龄的25%。JADES样本包含了许多在更久远的过去爆炸的超新星，当时宇宙的年龄还不到20亿年。以前，研究人员利用美国宇航局的哈勃太空望远镜观测宇宙处于"青年期"时的超新星。通过 JADES，科学家们看到了宇宙处于"十几岁"或"前十几岁"时的超新星。未来，他们希望能够回望宇宙的"幼儿"或"婴儿"阶段。为了发现这些超新星，研究小组比较了相隔一年的多幅图像，寻找在这些图像中消失或出现的光源。这些观测亮度随时间变化的天体被称为瞬变体，而超新星就是瞬变体的一种。总之，JADES 瞬变巡天样本小组在一片只有米粒粗细的天空中发现了大约 80 个超新星。这张马赛克照片展示了从 JADES（JWST 高级深河外星系巡天）计划的数据中发现的约 80 个瞬变天体（即亮度不断变化的天体）中的三个。大多数瞬变体都是恒星或超新星爆炸的结果。通过对比 2022 年和 2023 年拍摄的图像，天文学家可以找到从我们的视角来看最近才爆炸的超新星（如前两列所示的例子），或者已经爆炸但其光线正在逐渐消失的超新星（第三列）。每颗超新星的年龄都可以通过它的红移（用"z"表示）来确定。最遥远的超新星的红移为 3.8，它的光起源于宇宙只有 17 亿年的时候。红移 2.845 相当于宇宙大爆炸后 23 亿年。最接近的例子红移为 0.655，显示的是大约 60 亿年前离开其星系的光线，当时宇宙的年龄刚刚超过现在的一半。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Christa DeCoursey（亚利桑那大学）、JADES 合作组织位于马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所（STScI）的美国宇航局爱因斯坦研究员贾斯汀-皮埃尔（Justin Pierel）说："这确实是我们对高红移宇宙的瞬态科学的第一个样本。我们正试图确定遥远的超新星是否与我们在附近宇宙中看到的超新星有本质区别或非常相似。"皮埃尔和 STScI 的其他研究人员提供了专家分析，以确定哪些瞬变实际上是超新星，哪些不是，因为它们往往看起来非常相似。研究小组发现了一些高红移超新星，包括光谱学上确认的最远的一颗，红移为 3.6。它的祖星在宇宙只有 18 亿岁时爆炸。这是一颗所谓的核心坍缩超新星，是一颗大质量恒星的爆炸。这段动画展示了白矮星爆炸的过程，白矮星是一颗恒星的残余物，密度极高，其核心已无法再燃烧核燃料。在这颗"Ia 型"超新星中，白矮星的引力从附近的恒星伴星那里偷走了物质。当白矮星的质量估计达到目前太阳质量的 1.4 倍时，它再也无法承受自身的重量，于是爆炸了。资料来源：NASA/JPL-Caltech天体物理学家特别感兴趣的是 Ia 型超新星。(这些爆炸的恒星非常明亮，可以用来测量遥远的宇宙距离，帮助科学家计算宇宙的膨胀率。研究小组至少发现了一颗红移为 2.9 的 Ia 型超新星。这颗爆炸产生的光在 115 亿年前开始向我们传播，当时宇宙的年龄只有 23 亿年。此前经光谱学确认的 Ia 型超新星的距离记录是红移 1.95，当时宇宙的年龄是 34 亿年。科学家们迫切希望分析高红移下的Ia型超新星，看看它们是否都具有相同的内在亮度，而与距离无关。这一点至关重要，因为如果它们的亮度随红移而变化，那么它们就不能成为测量宇宙膨胀率的可靠标记。Pierel 分析了这颗发现于红移 2.9 的 Ia 型超新星，以确定其内在亮度是否与预期不同。虽然这只是第一个这样的天体，但结果表明没有证据表明Ia型亮度会随红移而变化。我们还需要更多的数据，但现在，基于 Ia 型超新星的宇宙膨胀率理论及其最终命运仍然保持不变。皮埃尔还在美国天文学会第244次会议上介绍了他的研究成果。早期宇宙的环境与现在截然不同。科学家们期望看到来自恒星的古老超新星，这些恒星所含的重化学元素远远少于太阳这样的恒星。将这些超新星与本地宇宙中的超新星进行比较，将有助于天体物理学家了解早期恒星的形成和超新星的爆发机制。STScI研究员马修-西伯特（Matthew Siebert）说："我们基本上为瞬变宇宙打开了一扇新窗口。从历史上看，每当我们这样做的时候，我们都会发现一些极其令人兴奋的东西一些我们意想不到的东西。"JADES团队成员、亚利桑那大学图森分校研究教授Eiichi Egami说："由于韦伯望远镜非常灵敏，它几乎能在其指向的所有地方发现超新星和其他瞬变体。这是利用韦伯望远镜对超新星进行更广泛观测的重要第一步。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

哈勃望远镜探索“超新星工厂”UGC 9684：隔几年就能生产一个太阳

哈勃望远镜探索“超新星工厂”UGC 9684：隔几年就能生产一个太阳 这幅哈勃太空望远镜拍摄的螺旋星系 UGC 9684 位于灶神座，呈现出中央条带和周围光环等特征。它因 2020 年的一颗超新星而突出，并以其频繁的超新星事件和活跃的恒星形成而闻名，成为天文学家关注的焦点。图片来源：ESA/哈勃和 NASA, C. Kilpatrick这张图片展示了几个经典的星系特征，包括星系中心的透明条和环绕星系圆盘的光环，令人印象深刻。这张哈勃图像是对II 型超新星宿主星系的研究成果。这些大灾变恒星爆炸发生在整个宇宙中，引起了天文学家的极大兴趣，因此自动巡天仪会扫描夜空，试图捕捉到它们的踪迹。让哈勃注意到 UGC 9684 的超新星发生在 2020 年。在这张拍摄于 2023 年的照片中，它已经从视野中消失了。值得注意的是，2020年在这个星系中发现的超新星并不是唯一的一颗自2006年以来，在UGC 9684星系中已经发现了四颗类似超新星的事件，使它成为最活跃的超新星生成星系。事实证明，UGC 9684 是一个相当活跃的恒星形成星系，根据计算，它每隔几年就会产生一个太阳质量的恒星。这种恒星形成水平使UGC 9684成为名副其实的超新星工厂，也是希望研究这些特殊事件的天文学家需要关注的星系。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

史上最亮伽玛射线暴GRB 221009A正在挑战元素形成理论

史上最亮伽玛射线暴GRB 221009A正在挑战元素形成理论 艺术家绘制的 GRB 221009A 可视图，显示了产生 GRB 的狭长相对论喷流从中央黑洞喷出以及通过超新星爆炸喷出的原始恒星不断膨胀的残骸。西北大学博士后研究员彼得-布兰查德（Peter Blanchard）和他的团队利用詹姆斯-韦伯太空望远镜首次探测到了这颗超新星，证实了GRB 221009A是一颗大质量恒星坍缩的结果。该研究的合著者还发现，该事件发生在其宿主星系的密集恒星形成区域，如背景星云所描绘的那样。图片来源：Aaron M. Geller / Northwestern / CIERA / IT Research Computing and Data Services研究人员推测，铂和金等重元素的证据可能就存在于这颗新发现的超新星中。然而，广泛的搜索并没有发现这类元素的特征。宇宙中重元素的起源仍然是天文学最大的悬而未决的问题之一。这项研究成果于4月12日发表在《自然-天文学》杂志上。西北大学的彼得-布兰查德（Peter Blanchard）是这项研究的负责人，他说："当我们确认GRB是由一颗大质量恒星的坍缩产生的时候，我们就有机会检验宇宙中一些最重元素是如何形成的。我们没有看到这些重元素的特征，这表明像B.O.A.T.这样能量极高的GRB不会产生这些元素。这并不意味着所有的GRB都不会产生这些元素，但这是我们继续了解这些重元素来源的一个关键信息。JWST未来的观测将确定B.O.A.T.的'正常'表兄弟是否会产生这些元素。"布兰查德是西北大学天体物理学跨学科探索与研究中心（CIERA）的博士后，研究超光速超新星和GRB。这项研究的共同作者来自哈佛大学天体物理学中心和史密森尼天文台、犹他大学、宾夕法尼亚州立大学、加州大学伯克利分校、荷兰 Radbound 大学、太空望远镜科学研究所、亚利桑那大学/斯图尔特天文台、加州大学圣巴巴拉分校、哥伦比亚大学、Flatiron 研究所、格赖夫斯瓦尔德大学和圭尔夫大学。第二作者、哈佛大学天体物理学中心（Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian）的阿什利-维拉尔（Ashley Villar）说："这一事件尤其令人兴奋，因为有人曾假设，像B.O.A.T.这样的高能伽马射线暴可能会产生大量的重元素，比如金和铂。"如果他们是正确的，B.O.A.T.应该是一座金矿。令人震惊的是，我们并没有看到这些重元素的任何证据。"B.O.A.T. 的诞生2022年10月9日，当它的光芒照耀地球时，B.O.A.T.是如此明亮，以至于世界上大多数伽马射线探测器都被它的光芒所淹没。这次强烈的爆炸发生在距离地球约 20 亿光年远的人马座方向，持续了几百秒钟。当天文学家们争先恐后地观测这一令人难以置信的明亮现象的起源时，他们立刻被一种敬畏感所击中。西北大学温伯格艺术与科学学院物理学和天文学副教授、CIERA成员方文辉当时说："只要我们能够探测到GRB，那么毫无疑问，这个GRB是我们目睹过的最亮的GRB，亮度达到了10倍或更多。"布兰查德说："这次事件产生了一些专门用于探测伽马射线的卫星所记录到的最高能量的光子。这是地球每一万年才能看到一次的事件。我们很幸运生活在这样一个时代，我们拥有探测宇宙中发生的这些爆发的技术。能够观测到 B.O.A.T.这样罕见的天文现象，并努力了解这一特殊事件背后的物理学原理，实在是太令人兴奋了。"一颗"正常"超新星布兰查德、维拉尔和他们的团队并没有立即对这一事件进行观测，而是希望在它的后期阶段对其进行观测。在最初探测到伽马射线暴约六个月后，布兰查德和维拉尔利用 JWST 对其后期进行了观测。布兰查德说："GRB是如此明亮，以至于在爆发后的最初几周和几个月里，它掩盖了任何潜在的超新星特征。在这些时间里，GRB的所谓余辉就像一辆汽车的前大灯直射向你，让你无法看到汽车本身。因此，我们必须等待余辉明显减弱，才有机会看到超新星。"维拉尔说："我们很幸运，因为 JWST 刚刚发射，可以进行这些观测。银河恰好位于 B.O.A.T. 的前方，它的尘埃挡住了我们通常能看到的所有蓝光。JWST 可以穿透这些尘埃，让我们看到令人难以置信的红外线。"研究小组利用 JWST 的近红外摄谱仪发现了超新星中钙和氧等元素的典型特征。令人惊讶的是，它并不特别明亮就像它所伴随的亮度惊人的GRB一样。布兰查德说："它并不比以前的超新星更亮。与其他能量较低的GRB相关的超新星相比，它看起来相当正常。你可能会认为，产生高能量和高亮度 GRB 的同一颗坍缩恒星也会产生高能量和高亮度的超新星。但事实证明并非如此。我们看到的这个GRB亮度极高，但却是一颗普通的超新星。"失踪：重元素在首次确认了超新星的存在之后，布兰查德和他的合作者接着寻找其中重元素的证据。目前，天体物理学家对宇宙中能够产生比铁更重的元素的所有机制的了解还不全面。产生重元素的主要机制快速中子俘获过程需要高浓度的中子。迄今为止，天体物理学家只在两颗中子星的合并中证实了通过这一过程产生重元素，激光干涉引力波天文台（LIGO）在2017年探测到了这一碰撞。但科学家们说，一定还有其他方法可以产生这些难以捉摸的物质。宇宙中的重元素实在太多了，而中子星合并却太少。"很可能还有另一个来源，"布兰查德说。"双中子星合并需要很长的时间。双星系统中的两颗恒星首先必须爆炸，留下中子星。然后，这两颗中子星需要数十亿年的时间慢慢靠近，最终合并。但是，对非常古老恒星的观测表明，在大多数双中子星来得及合并之前，宇宙的某些部分就已经富含重金属了。这为我们指出了另一种渠道。"天体物理学家推测，重元素也可能是由快速旋转的大质量恒星坍缩产生的，而这种恒星正是产生B.O.A.T.的恒星。利用JWST获得的红外光谱，布兰查德研究了超新星的内层，重元素应该是在这里形成的。"恒星的爆炸物质在早期是不透明的，所以你只能看到外层，"布兰查德说。"但一旦它膨胀并冷却，就会变得透明。然后你就能看到来自超新星内层的光子了。此外，不同元素吸收和发射的光子波长不同，这取决于它们的原子结构，因此每种元素都有独特的光谱特征，因此，通过观察天体的光谱，我们可以知道天体中含有哪些元素。在检查B.O.A.T.的光谱时，我们没有看到任何重元素的特征，这表明像GRB 221009A这样的极端事件并不是主要来源。在我们继续尝试确定最重元素形成的地方时，这是至关重要的信息。"为何如此明亮？为了将超新星的光线与它之前的明亮余辉的光线区分开来，研究人员将 JWST 的数据与智利阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）的观测数据进行了配对。"即使在爆发被发现几个月后，余辉的亮度也足以在JWST光谱中贡献大量的光，"犹他大学物理和天文学助理教授、该研究的合著者Tanmoy Laskar说。"结合两台望远镜的数据，有助于我们准确测量 JWST 观测时余辉的亮度，使我们能够仔细提取超新星的光谱"。虽然天体物理学家们还没有发现一颗"普通"超新星和破纪录的 GRB 是如何由同一颗坍缩恒星产生的，但拉斯卡尔说，这可能与相对论射流的形状和结构有关。当快速旋转的大质量恒星坍缩成黑洞时，它们会产生物质喷流，以接近光速的速度喷出。如果这些喷流很窄，就会产生更集中、更明亮的光束。拉斯卡尔说："这就像把手电筒的光束聚焦到一个狭窄的柱子上，而不是把宽大的光束冲过整面墙。事实上，这是迄今为止看到的伽马射线暴中最窄的射流之一，这给了我们一个提示，为什么余辉会如此明亮。可能还有其他因素，研究人员将在未来几年研究这个问题。"未来对B.O.A.T.所在星系的研究也可能提供更多线索。 PC版： 手机版：

天文学家分析中子星合并过程 揭开宇宙重元素诞生的原理

天文学家分析中子星合并过程 揭开宇宙重元素诞生的原理 这次大爆炸释放出了一个伽马射线暴GRB230307A，是50年观测中第二亮的伽马射线暴，比一般的伽马射线暴亮1000倍左右。GRB230307A于2023年3月7日首次被美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜探测到。科学家们利用多台太空和地面望远镜，包括美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）有史以来发射到太空的最大、最强大的望远镜能够在天空中精确定位伽马射线暴的源头，并追踪其亮度的变化情况。根据收集到的信息，研究人员确定这次爆发是两颗中子星在距离地球 10 亿光年的星系中合并形成千新星的结果。研究人员观察到了碲的证据，碲是地球上最稀有的元素之一。这一突破性发现使天文学家离解开比铁更重的元素的起源之谜又近了一步。"我是一名高能天体物理学家。我喜欢爆炸。我喜欢爆炸产生的伽马射线。但我也是一个真正关心基本问题的天文学家，比如重元素是如何形成的，"哈特曼说。克莱姆森大学物理和天文学系教授迪特尔-哈特曼。资料来源：克莱姆森大学伽马射线暴（GRBs）是伽马射线光的爆发，是光中能量最高的一种，持续时间从几秒到几分钟不等。最早的伽玛射线暴是在 20 世纪 60 年代由用于监测核试验的卫星探测到的。全球红外探测器的成因各不相同。长持续时间的全球记录光暴发是由超新星引起的，超新星是指一颗大质量恒星到达其生命尽头并爆发出光的时刻。持续时间较短的古雷暴是由两颗中子星合并（称为千新星）或一颗中子星和一个黑洞合并产生的。虽然 GRB230307A 只持续了 200 秒，但科学家们看到余辉的颜色从蓝色变成了红色，这是千新星的特征。"爆发本身实际上表明这是一个持续时间很长的事件，它应该是一个正常的超新星类型。但它有不寻常的特征。它不太符合长爆发的模式，"哈特曼说。"事实证明，这个放射性云团，这个千新星余辉，其中有所有这些核合成指纹，是双星合并的特征。令人兴奋的是，我们利用韦伯望远镜识别出了一种化学指纹，我们原本以为这种指纹会出现在短爆发中，但却在长爆发中看到了它。"哈特曼说，宇宙大爆炸产生了氢和氦。所有其他元素都是由恒星和星际介质中的过程产生的。"有些恒星的质量大到足以爆炸，它们会把这些物质送回气态环境，然后再制造新的恒星。因此，宇宙中存在着一种循环，它使我们的碳、氮、氧以及我们所需的所有物质变得更加丰富，我们称恒星为宇宙的大锅。"热核反应或聚变使恒星闪闪发光，这导致了更多重元素的相继产生。他说，轮到铁的时候，就没有多少能量可以挤出来了。那么，金和铀等重元素从何而来？"重元素有着特殊的起源。主要有两个过程。一个叫做快速过程，另一个叫做慢速过程。哈特曼说："我们认为r过程发生在那些中子星合并中。"理论建模表明千新星当中应该产生碲，但詹姆斯-韦伯太空望远镜探测到的光谱线提供了实验证据。光谱线是连续光谱中的一条暗线或亮线。它是由原子或离子内部的跃迁产生的。哈特曼说："我们认为这是一个相当可靠的鉴定，但并不能够像法庭上所说的那样排除合理怀疑。"研究的详细结果见科学杂志《自然》上发表的题为"JWST 观测到的紧凑天体合并中的重元素生成"的论文： ... PC版： 手机版：

韦伯太空望远镜改写了蟹状星云超新星的起源故事

韦伯太空望远镜改写了蟹状星云超新星的起源故事 美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）剖析了蟹状星云的结构，为天文学家继续评估有关超新星残余物起源的主要理论提供了帮助。利用韦伯望远镜的近红外相机（NIRCam）和中红外成像仪（MIRI）收集到的数据，科学家小组得以仔细观察蟹状星云的一些主要组成部分。资料来源：美国国家航空航天局美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）提供了蟹状体的新视图，包括迄今为止最高质量的红外数据，帮助科学家探索残余物的详细结构和化学成分。这些线索有助于揭开这颗恒星在大约1000年前爆炸的不寻常方式。天文学家有史以来第一次绘制出了这颗超新星残余物的暖尘埃发射图。尘粒以蓬松的洋红色物质为代表，形成了一个笼状结构，在残余物的左下方和右上方最为明显。尘埃细丝也遍布蟹状体内部，有时与绿色的双电离硫（III 号硫）区域重合。黄白色的斑驳细丝在超新星残余物中心周围形成大的环状结构，代表了尘埃和双电离硫重叠的区域。尘埃的笼状结构有助于限制一些幽灵般的同步辐射，但不是所有蓝色的同步辐射。这些发射就像一缕缕烟雾，在蟹状体中心最为明显。细细的蓝色丝带沿着蟹状体的脉冲星心脏一颗快速旋转的中子星产生的磁场线延伸。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Tea Temim（普林斯顿大学）一个科学家小组利用美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜解析了蟹状星云的成分，这是一个超新星残余物，位于大约6500光年外的金牛座。利用望远镜的中红外成像仪（MIRI）和近红外相机（NIRCam），研究小组收集到的数据有助于澄清蟹状星云的历史。蟹状星云是一颗大质量恒星死亡后发生的核心坍缩超新星的结果。超新星爆炸本身是在公元 1054 年在地球上看到的，当时的亮度足以在白天观测到。今天观测到的暗得多的残留物是一个不断膨胀的气体和尘埃外壳，以及由脉冲星驱动的外流风，脉冲星是一颗快速旋转和高度磁化的中子星。蟹状星云也非常不寻常。它的非典型成分和极低的爆炸能量以前曾被解释为电子捕获超新星一种罕见的爆炸类型，产生于内核由氧、氖和镁组成的进化程度较低的恒星，而不是更典型的铁内核。"现在，韦伯数据拓宽了可能的解释，"该研究的第一作者、新泽西州普林斯顿大学的 Tea Temim 说。"气体的组成不再需要电子捕获爆炸，也可以用弱铁核坍缩超新星来解释。"由韦伯望远镜的近红外波束和中红外成像仪拍摄的蟹状星云图像，并附有罗盘箭头、比例尺和参考色键。向北和向东的罗盘箭头表示图像在天空中的方位，相对于地面地图上的方向箭头（从上往下看），天空中的北方和东方之间的关系（从下往上看）是颠倒的。刻度条标注的单位是光年，即光在一个地球年中的传播距离。(光走过与光柱长度相等的距离需要 2 年）。一光年约等于 5.88 万亿英里或 9.46 万亿公里。本图中显示的视场直径约为 10 光年。这幅图像显示的是不可见的近红外和中红外光波长，这些波长已被转换成可见光的颜色。色键显示了 NIRCam 和 MIRI 观测到的成分，以及每个特征所对应的可见光颜色。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Tea Temim（普林斯顿大学）过去的研究工作是根据现今喷出物的数量和速度计算爆炸的总动能。天文学家推断，爆炸的性质是能量相对较低（不到普通超新星的十分之一），原恒星的质量在 8 到 10 个太阳质量之间在经历超新星剧烈死亡和不经历超新星剧烈死亡的恒星之间徘徊。然而，捕获超新星理论与蟹号的观测结果之间存在矛盾，特别是观测到的脉冲星的快速运动。近年来，天文学家对铁核坍缩超新星的认识也有了提高，现在他们认为，只要恒星质量足够低，这种类型的超新星也能产生低能爆炸。为了降低蟹状体祖星和爆炸性质的不确定性，Temim 领导的研究小组利用韦伯望远镜的光谱能力，对蟹状体内丝的两个区域进行了仔细观察。理论预测，由于电子捕获超新星内核的化学成分不同，镍/铁丰度比（Ni/Fe）应该远远高于在太阳中测得的比率（太阳中的这些元素来自前几代恒星）。20世纪80年代末和90年代初的研究利用光学和近红外数据测量了蟹体内的镍/铁比率，并注意到镍/铁丰度比率很高，似乎有利于电子捕获超新星的设想。韦伯望远镜具有灵敏的红外能力，目前正在推进蟹状星云的研究。研究小组利用 MIRI 的光谱能力测量了镍和铁的发射线，从而对镍/铁丰度比做出了更可靠的估计。他们发现，与太阳相比，镍/铁丰度比仍然偏高，但幅度不大，与之前的估计值相比要低得多。修订后的数值与电子捕获是一致的，但并不排除类似低质量恒星的铁核坍缩爆炸。(来自高质恒星的高能爆炸预计会产生更接近太阳丰度的比率）。要区分这两种可能性，还需要进一步的观测和理论工作。华盛顿海军研究实验室的马丁-拉明（Martin Laming）是这篇论文的合著者之一，他说："目前，韦伯望远镜的光谱数据只覆盖了蟹状体的两个小区域，因此研究更多的残留物并确定任何空间变化非常重要。如果我们能识别出其他元素（如钴或锗）的发射线，那将会非常有趣"。除了从蟹状星云内部的两个小区域获取光谱数据以测量丰度比之外，这台望远镜还观测了残余物的大环境，以了解同步辐射和尘埃分布的细节。通过近红外成像仪收集的图像和数据，研究小组首次分离出蟹体内的尘埃辐射，并绘制出高分辨率的地图。通过利用韦伯望远镜绘制暖色尘埃发射图，甚至将其与赫歇尔空间天文台关于较冷尘埃颗粒的数据相结合，研究小组绘制出了一幅全面的尘埃分布图：最外层的细丝含有相对较暖的尘埃，而较冷的尘埃颗粒则普遍存在于中心附近。亚利桑那大学斯图尔特天文台的内森-史密斯（Nathan Smith）是这篇论文的合著者之一，他说："在蟹状天体中看到尘埃的位置很有趣，因为它不同于其他超新星残骸，比如仙后座A和超新星1987A。在这些天体中，尘埃位于最中心。而在蟹状星云中，尘埃位于外壳的致密细丝中。蟹状星云符合天文学的传统：最近、最亮、研究得最好的天体往往是奇异的。"这些发现发表在《天体物理学杂志通讯》上。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：