天文学家解开了仙后座A中绿色怪物特征的谜团

新的研究表明，绿色怪物——2023年4 月首次在韦伯数据中发现的一种奇怪结构——来自冲击波撞击仙后座 A 超新星遗迹周围的物质。

仙后座 A位于仙后座星座，距地球约 11,000 光年。

该天体也称为 Cas A、SNR G111.7-02.1 或 NRAO 711，跨度约为 10 光年。

当最初的恒星耗尽燃料时，它会自行塌陷并爆炸成超新星，可能会短暂地成为天空中最亮的物体之一。

尽管天文学家认为这发生在1680年左右，但没有可证实的历史记录证实这一点。

2023 年 4 月，NASA/ESA/CSA 詹姆斯·韦伯太空望远镜的红外数据首次发现了一个被称为“绿色怪物”的奇怪结构，但其起源尚不清楚。

然而，通过将韦伯数据与宇航局钱德拉 X 射线天文台的 X 射线结合起来，天文学家认为他们已经找到了这一特征的来源。

“我们已经怀疑绿色怪物是由爆炸的恒星产生的冲击波撞击周围的物质而产生的。钱德拉帮助我们敲定了这个案子，”阿姆斯特丹大学天文学家雅科·温克博士说。

大约 340 年前，当一颗大质量恒星爆炸形成仙后座 A 时，从地球的角度来看，它产生了一个向外膨胀的物质和光球。在仙后座 A 的外部，爆炸波冲击周围的气体，这些气体是在爆炸前约 10,000 到 100,000 年间由恒星喷射出来的。

这为喷射出的恒星物质冷却后形成尘埃形成了有利的环境。

钱德拉数据揭示了热气体，主要来自超新星碎片，包括硅和铁等元素，但也来自爆炸波中围绕磁场线旋转的高能电子。

这些电子在爆炸波附近亮起细弧，并且也出现在内部的部分区域。

韦伯强调了来自尘埃的红外发射，这些尘埃因嵌入钱德拉看到的热气体中而被加热，以及来自温度低得多的超新星碎片的红外发射。

尽管存在这种混乱的恒星场景，绿色怪物在原始韦伯图像中仍然清晰可见。

在分析残骸的钱德拉数据时，Vink 博士及其同事发现，来自爆炸波的仙后座 A 外部的细丝与绿色怪物的 X 射线特性非常匹配，包括比超新星中更少的铁和硅碎片。

这意味着绿色怪物和冲击波有共同的起源。

钱德拉数据还显示，绿色怪物中的物质都在向我们移动，这表明它正在冲进仙后座 A 近侧恒星喷出的气体。

它的速度约为爆炸波平均速度的一半，这表明绿色怪物中的物质密度远高于仙后座A周围物质的平均密度。

这一结果可以帮助重建恒星爆炸前质量损失的复杂历史。

根特大学天文学家 Ilse De Looze 博士说：“我们得出的结论是，绿色怪物也是冲击波的一部分，它正在对仙后座 A 的中心部分进行光轰炸，而不是它本身的一部分。”

“然后，我们以数字方式从图像的其余部分中删除了绿色怪物，以更多地了解其背后的内容。”

“这就像我们拿到了一个完整的 3D 拼图游戏，我们可以取出零件来看看里面有什么。”

钱德拉能够看到恒星的碎片，因为它被冲击波加热到数千万度，类似于超音速飞机的音爆。

韦伯可以看到一些没有受到冲击波影响的物质，可以称为原始碎片。其中大部分都隐藏在《绿色怪物》的背后。

因此，韦伯和钱德拉数据的结合可以对爆炸恒星的碎片进行更全面的普查。

“我们绘制了第一张位于超新星遗迹中心的网状原始碎片地图，”普渡大学天文学家 Dan Milisavljevic 博士说。

“以前没有人在爆炸的恒星中见过这样的结构。”

为了了解有关超新星爆炸的更多信息，天文学家将被摧毁恒星的原始碎片的韦伯视图与超新星中产生的放射性元素的 X 射线图进行了比较。

他们使用 NASA 的 NuSTAR(核光谱望远镜阵列)数据来绘制放射性钛(今天仍然可见)的地图，并使用钱德拉通过测量铁的位置来绘制放射性镍(会衰变形成铁)的位置。

在这次比较中，有两个方面很突出。韦伯观测到的仙后座 A 中心附近的一些原始碎片细丝与更远的钱德拉观测到的铁质相连。在原始碎片相对较弱的地方可以看到放射性钛。

这些比较表明，X 射线中看到的放射性物质帮助塑造了韦伯所看到的残骸中心附近的原始碎片，形成了空洞。

原始碎片中的精细结构很可能是在恒星内层与恒星核心在重力作用下塌陷时产生的热放射性物质剧烈混合时形成的。

“这些韦伯调查数据和初步发现，在钱德拉等其他望远镜的支持下，有助于解决有关大质量恒星爆炸的悬而未决的问题，这些爆炸对恒星种群的形成和演化以及星系的金属和尘埃富集具有广泛的影响，”韦伯博士说。 Tea Temim，普林斯顿大学天文学家。

结果将发表在《天体物理学杂志快报》的两篇论文中(论文#1和论文#2)。