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天文学家|天文学家在超新星1987A中或发现隐藏34年的中子星，相关论文即将发表

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近日 ， 天文学家通过美国国家航空航天局（NASA）以及两台 X 射线望远镜相关数据 ， 终于找到存在于超新星 1987A（SN 1987A）中心的中子星 。 1987 年 2 月 24 日 ， 天文学家目睹了明亮恒星 SN 1987A 的爆炸 。 从那时起 ， 研究人员一直对其密切监测 ， 以寻找 SN 1987A 从爆炸点向外爆炸时可能被压扁的核心 —— 中子星 。
近日 ， 以《SN 1987A 发出的 X 射线指示脉冲星云 》为题的预印本论文发表在 arXiv 上 ， 来自意大利巴勒莫大学该研究项目负责人 Emanuele Greco 说：“天文学家 34 年以来为了找到 SN 1987A 隐藏的中子星 ， 一直在不断寻找恒星碎片 。 即使有很多想法被证明行不通 ， 但我们坚持认为最新结果可能会有所不同 。 ”
据了解 ， SN 1987A 距离地球 17 万光年 ， 位于银河系的小型同伴星系 —— 大麦哲伦星系中 。 SN 1987A 是天空中研究最多的物体之一 ， 作为近 400 年以来首个肉眼能看见的超新星 ， 它的发现很快引发了天文学家的浓厚兴趣 。
【天文学家|天文学家在超新星1987A中或发现隐藏34年的中子星，相关论文即将发表】该项目团队通过使用各关键数据 ， 最终确认了 SN 1987A 的隐性中子星 ， 这些数据资料来自 NASA 钱德拉 X 射线天文台、NASA 核光谱望远镜阵列（NuSTAR）、并结合阿塔卡玛大型毫米波天线阵（ALMA）进行地面观测数据确认 。
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图丨左图 ， 爆炸的 SN 1987A 部分残骸；右图 ， SN 1987A 残骸的中心位置图示（来源：NASA）
NuSTAR 能够探测高能 X 射线 ， 研究团队通过美国宇航局钱德拉（Chandra）和核分光望远镜阵列（NuSTAR） ， 发现了 SN 1987A 碎片撞击到周围材料中的能量较低的 X 射线 ， 并找到了高能粒子的证据 。
对于这种高能 X 射线发射有两种推测：或者是脉冲星云 ， 或者通过爆炸的爆炸波将粒子加速为高能的粒子 。 后一种效应不需要脉冲星 ， 并且会在距爆炸中心更远的距离发生 。 当一颗恒星爆炸成为超级新星时 ， 它会在外层轰入太空之前自我坍塌 。 在核心的压缩后 ， 它变成稠密的物体 ， 太阳的质量也因为被压缩而成为直径约 10 英里的物体 。
密集的中子组成了中子星 ， 一些中子星具有很强的磁场并迅速旋转 ， 从而产生类似于灯塔的光束 。 天文学家将这些物体称为 “脉冲星” ， 它们有时会吹出带电粒子的风 ， 从而产生脉冲星风星云 。
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图丨 NASA 的核能光谱望远镜阵列（以蓝色显示）和钱德拉 X 射线天文台（以红色显示）对高能环境进行了成像 ， 后者具有更高的分辨率（来源：NASA / CXC）
这项新研究通过在爆炸声波加速场景的两个方面争论 ， 支持了暗示中子星存在的脉冲星云的想法 。 一方面 ， 在 2012 年至 2014 年之间 ， 高能 X 射线的亮度没有变化 ， 而无线电发射却增加了 ， 这是通过澳大利亚望远镜紧凑阵列的检测发现的 ， 这与爆炸波情景的预期不符 。
另一方面 ， 作者预计将花费约 400 年的时间可以时电子加速到最高能量（NuSTAR 数据） ， 这是剩余星体年龄的 10 倍以上 。
“天文学家想知道是否没有足够的时间来形成脉冲星 ， 或者是 SN 1987A 造成了黑洞 ， ” 来自巴勒莫大学的 Marco Miceli 说 。 “几十年来 ， 这一直是一个谜 ， 我们很高兴将新信息带到桌面上 ， 并取得如此成果 。 ”
图丨钱德拉 和 NuSTAR 关于 SN 1987A 的图像（来源：arXiv）
2020 年 ALMA 的结果也得到了钱德拉和 NuSTAR 的数据支持 ， 并强力证明了毫米波波段脉冲星云的结构 。 尽管有其他解释 ， 脉冲星状风云仍可通过支持中子星存在的最新 X 射线数据来证实 。
气体和尘埃包围着超新星的核心 ， 通过先进的模拟 ， 科学家们能够了解这种材料如何吸收不同能量的 X 射线 。 这种方法还使他们能够准确地测量不同能量下的 X 射线量 。
天文学家指出：“如果这确实是 SN 1987A 中心的脉冲星 ， 它将是有史以来最年轻的脉冲星 。 ” 作者使用最新模拟来了解这种材料如何吸收不同能量的 X 射线 ， 从而能更准确地解释不同能量下的 X 射线数量 ， 这使没有遮挡材料的 SN 1987A 中心区域的光谱得以估算出来 。
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图丨在不同年份 Chandra 和 NuSTAR 的数据中提取了相应的最佳拟合模型（来源：arXiv）
通常情况下 ， 需要更多的数据来增强脉冲星云的优势 。 在未来的观测中 ， 无线电波的增加以及相对较高能量的 X 射线的增加将与这一想法背道而驰 。 另一方面 ， 如果天文学家找到高能 X 射线减少的证据 ， 那么就能确认脉冲星状风云的存在 。
该论文的其他作者是同样来自 INAF-Palermo 的 Barbara Olmi 和 Fabrizio Bocchino ， 日本理研天体物理大爆炸实验室的长垣茂茂（Shigehiro Nagataki）和小野正美（Masaomi Ono） ， 日本九州大学的 Akira Dohi 和巴勒莫大学的 Giovanni Peres 。 据了解 ， 相关论文将于本周在《天体物理学期刊》上发表 。
-End-
参考：
https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/images/reclusive-neutron-star-may-have-been-found-in-famous-supernova.html
https://www.techexplorist.com/astronomers-found-the-squashed-stellar-core-that-was-left-behind-by-a-famous-supernova/37971/
https://arxiv.org/abs/2101.09029


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