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1987年,天文學家目睹了近400年以來最接近的超新星,其後稱為SN 1987A。SN 1987A的家只有51.4千帕秒(約167,000光年),位於麥哲倫星雲中,用肉眼在南半球可見數月,然後消失。但是,一個尚未解決的問題是留下了什麼樣的物體。產生SN 1987A的最初恆星是藍色的超巨星,它會留下黑洞或中子星。然而即使許多望遠鏡跨越電磁頻譜進行了數十年的觀測,其性質尚未得到證實。

為什麼天文學家仍在設法弄清SN 1987A中遺留下的東西?原因之一是它可以讓我們更多地瞭解中子星和黑洞的形成以及超新星的力學。另一個原因是,如果這個剩餘的物體恰好是脈衝星,一種發出射電(可能還有x射線或伽馬射線)脈衝的中子星,那麼我們就可以觀測到它形成的早期,我們對它知之甚少。最近的研究(就像在這張星圖中討論的那樣)表明中子星是可能的遺蹟,但我們不能確定。研究者試圖一勞永逸地證實sn1987a的殘餘物是一顆中子星。

用X射線眼看

為了確定 SN 1987A 中心物體的性質,作者使用了2012年至2014年間由錢德拉X射線天文臺望遠鏡和 NuSTAR x 射線望遠鏡拍攝的 x 射線觀測資料,前者觀測 x 射線光子在0.1千電子伏特至10千電子伏特之間,後者觀測 x 射線光子在3千電子伏特至79千電子伏特之間(儘管每臺望遠鏡的全部範圍不一定用於分析)。從這些望遠鏡獲得的 SN 1987A 影象如圖1所示,更紅的顏色代表檢測到的更多光子。

隨後,作者分析了SN 1987A在0.5到20kev之間的x射線光譜,即在每個能量下觀測到的光子數,如圖2所示。透過對這些光譜擬合不同的模型,他們可以確定x射線發射的來源可能是什麼。作者測試了兩個主要模型。第一個模型的x射線發射有兩個熱成分,每個熱成分由高能量導致輻射引起。這些成分本質上是由兩組高能粒子(通常是電子)引起的,,它們各自可以透過特徵溫度來描述,並且具有足夠高的能量來發射X射線。

第二個模型與第一個模型相同,但是還包括一個高吸收 脈衝星雲的模型(PWN)。PWN是帶電粒子的天文風,其速度接近脈衝星周圍的光速,並且眾所周知,它們會發出高能X射線。高度吸收意味著PWN發射的X射線幾乎不會逸出構成SN 1987A超新星殘留物的氣體和塵埃。大部分被重新吸收。作者透過從X射線光譜中減去這些最佳擬合模型來計算殘差,如圖2底部所示。這些殘差越接近零,則模型越好。如果第二個模型比第一個模型更適合,那麼作者可以說SN 1987A的中心很可能存在PWN,因此有中子星。

那麼中心是什麼?

不幸的是,研究者無法最終回答這個問題。他們發現,包含PWN的模型在統計上要比不包含PWN的模型稍好(在能量> 10 keV時,圖2中的殘差更好),但是它們並不能說出確切的話。他們能夠提出一種無需PWN就能產生更高能量的X射線的方法,但是它涉及到一個極高能的衝擊波,它以允許的最快速度穩定向外擴充套件,而不會減速。儘管這是可行的,但僅在SN 1987A的中心放置一箇中子星相比,這是一個不太可能的物理場景。

儘管SN1987A的中心物體仍然存在不確定性,但一切都不會丟失!研究者還進行了一些模擬實驗,結果表明,如果確實在SN 1987A的中心處存在PWN,那麼到2030年代,低能量的 x 射線光子將被吸收較少,使這些光子更容易被錢德拉或潛在的未來 x 射線天文臺探測到。或潛在的未來X射線觀測站。因此,儘管SN 1987A所留下的本質目前仍然是個謎,但我們越來越接近於解決它。

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