一颗死恒星如何在太空中雕刻出“上帝之手”_fzhouy

Four images of a nebula, sculpted by a dead star, are shown side by side in radio, optical, and X-ray wavelengths; the fourth composite image reveals the so-called

这个四屏显示同一片太空区域的无线电、光学、X射线和合成图像：即俗称“上帝之手”的超新星遗迹和脉冲星风星云。位于距离地球约17000光年远并横跨一个150光年令人印象深刻的跨度，该遗迹是迄今为止从来发现的最年轻和最大的超新星遗迹之一。Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Hong Kong/S. Zhang et al.; Radio: ATNF/CSIRO/ATCA; H-alpha: UK STFC/Royal Observatory Edinburgh; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

关键要点

位于17000光年外，一个非常特殊的星云被一颗年轻的、脉动的、快速旋转的中子星雕刻，看起来像一只巨大的宇宙手一样，伸出穿过空无。

但这毕竟不是一个宇宙之手：这是一个充满宇宙粒子的星际空间区域，被周围环境加热和高能化，有一个被年轻的脉冲星起的特殊角色。

来创造像这一样一个壮观的景象，大量的物理学在起作用，多亏一套宽广的地面和太空天文台，我们正最后把它们都拼凑在一起。

在x射线光中已经发现了一个惊人的景象：一只人手一样的手。

一颗死恒星如何在太空中雕刻出“上帝之手”

这张用钱德拉X射线天文台2004至2008年间观测数据弄成的2009年图像，展示脉冲星风星云MSH 15-52的结构一道有靠近指尖顶部发现的一个不同的能量的发射——超新星遗迹RCW 89。后续研究，尤其在其他光的波长中，揭示这两个看似迥异的星云成分之间结构的关联。Credit: NASA/CXC/Stanford Univ./R. Romani et al.

上图，这个星云最初被美国宇航局的钱德拉x射线天文台揭示。

一颗死恒星如何在太空中雕刻出“上帝之手” '

这张钱德拉X射线天文台的艺术概念图现在是30岁老。1999年中发射，钱德拉仍然是人类的最强大、最高分辨率的X射线天文台，与哈勃、斯皮策和康普顿一道最初的四大美国宇航局大天文台之一。它持续向我们揭示X射线宇宙，随着美国宇航局朦胧现出的科学预算一个在风险上的使命。Credit: NASA/MSFC

它驻在距离地球17000光年远处，在仙后座中一个巨大的恒星形成区的边缘上。

一颗死恒星如何在太空中雕刻出“上帝之手” <="" span="">

虽然“上帝之手”星云MSH 15-52被钱德拉望远镜的金光成像最壮观，但来自美国宇航局WISE卫星的红外数据（其他颜色）展示邻近位于的气体、尘埃和恒星形成星云物质。这个恒星形成复合体整体横跨数千光年，远超它自己是“仅”150光年宽的脉冲星风星云。Credit: NASA/CXC/SAO (X-Ray); NASA/JPL-Caltech (Infrared)

暗示它的存在发生在1982年，脉冲星PSR B1509-58的发现。

hubble chandra crab pulsar

这组并排的图像展示被美国宇航局的钱德拉X射线望远镜（左图）和哈勃太空望远镜（右图）在2000年11月至2001年4月的6个月期间拍摄的蟹状星云脉冲星和它的周围环境的一系列观望。从一颗1054年成超新星的恒星形成蟹状星云是已知最年轻的中子星之一，而环绕脉冲星的环状结构仅由于钱德拉望远镜革命性的X射线能力被发现。一颗类似的脉冲星PSR B1509-58可能展示类似的现象，但太远不能用与蟹状星云脉冲星一样的分辨率观测。Credits: NASA/CXC/ASU/J.Hester et al.; NASA/HST/ASU/J.Hester et al.; stevebd1/YouTube

定期发射的无线电脉冲，每150毫秒一次，表明一个脉冲星。

False-color astronomical image showing a cloud-like structure carved by a dead star, with bright blue and green regions, set against a dark background with scattered red and blue specks—evoking the famed

这张被能量着色的四色图像，给了天文学家在2000年他们的首次观望围绕脉冲星PSR B1509-58的高能和复杂星云。顶部绿色“点”标示滋生了这颗脉冲星的超新星遗迹，但剩下的特征只在X射线和无线电波场中明显的。Credit: NASA/MIT/B.Gaensler et al.

不久之后，发现了一个光学对应体，暗示约1700年前的一颗超新星。

Color-enhanced image of a nebula shaped like the Hand of God, with red, yellow, and green gas clouds against a black background—sculpted by a dead star.

这张多波长的“上帝之手”星云MSH 15-52的图像，强调横跨500电子伏特一路到25000电子伏特能量的X射线，结合来自美国宇航局钱德拉X射线天文台和它的核光谱望远镜阵列（NuSTAR）的数据。另外的来自光学、红外和射电观测的数据能更进一步揭示围绕这个超新星遗迹物质的结构。Credit: NASA/CXC/NuSTAR/JPL-Caltech

它类似于远更近的蟹状星云，后者在1054年点爆。

10 year timelapse crab nebula

这个从2008-2017年十年长的时间逝去影像显示蟹状星云随时间扩张的气体和丝结构的令人难以置信的详细特征。在动画的时间尺度上，星云已经进一步增加了约0.1光年的尺寸，允许我们来在瞬间可视化极端长时间尺度的通过，来理解从超新星物质被甩的令人难以置信的速度。Credit: Detlef Hartmann/Astrobin

一颗致密、紧凑的中子星快速的旋转，产生强烈的磁场。

neutron star magnetic field

这幅一颗中子星的计算机仿真显示带电粒子被围绕一颗中子星的异常强大的电磁场鞭打。一颗中子星已经在超新星SN 1987A的遗迹内形成是可能的，但该区域仍太尘埃和气体“脉冲”不能漏出。中子星表面与白矮星内部温度相当：典型的在数十万开尔文。Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

在内部，像电子一样的带电粒子被迅速加速。

Crab Nebula James Webb JWST

被詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）成像看到的它的全部荣耀，蟹状星云拥有前所未见的特征：包括双电离硫原子、沿一条中央带分布的密的尘埃颗粒，以及追踪出同步辐射轨迹的烟一样信号——被加速电子发射的辐射。这不仅是视觉的盛宴，更是一个之内包含科学财富的宝藏。Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, T. Temim (Princeton University)

环绕中心源，发射特征迅速的变化。

Composite image of a nebula where a dead star’s explosive energy appears to carve the cosmic “Hand of God,” with close-up insets highlighting changing features from 2004 to a later, undated observation.

超新星遗迹MSH 15-52估计为1700岁老，是银河系中最年轻的此类遗迹之一。这个遗迹和它的X射线辐射已经在它们已经被观测的时间内急剧的变化了，这里展示了2004年、2008年和2018年的辐射对比。Credit: Chandra X-ray Observatory

但MSH 15-52的脉冲星也影响周围的环境，而不仅仅是超新星甩出物。

A view of a star-filled night sky with numerous small, bright stars scattered across a dark, black background, as if the hand of god carved each light from a dead star.

这段观察脉冲星风星云MSH 15-52的动画在红外观望之间转换仅揭示背景恒星，用钱德拉望远镜观望X射线给出最高分辨率的星云观望，以及用IXPE的X射线观望比钱德拉的观望更模糊但包含偏振。偏振数据使磁场的一个映射成为可能，它指回向元凶的中心脉冲星。Credit: X-ray: NASA/CXC/Stanford Univ./R. Romani et al. (Chandra); NASA/MSFC (IXPE); Infrared: NOIRLab/DECam; Image Processing: NASA/CXC/SAO/J. Schmidt

偏振研究允许我们来追踪周围的磁场。

这一切都指向中央脉冲星：雕刻和形成这个风的星云。

Colorful nebula in space with bright clouds in red, blue, and purple hues, carved by a dead star—white arrow indicators show the direction of magnetic fields, creating the effect known as the

这张图像展示射电、光学和X射线光成的“上帝之手”星云MSH 15-52的复合图像，其中用线条显示偏振数据，指示星云磁场的方向。在星云内部有与磁场对齐的复杂的丝，揭示在星云核磁化脉冲星的深远影响。Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Hong Kong/S. Zhang et al.; Radio: ATNF/CSIRO/ATCA; H-alpha: UK STFC/Royal Observatory Edinburgh; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

新的观测突出无线电波，

A red nebula-like cloud structure appears against a dark background, its glowing patterns resembling cosmic dust illuminated in space—shaped as if a dead star helped carve the Hand of God across the universe.

这个用澳大利亚望远镜紧凑阵列的射电新观望已经揭示在MSH 15-52星云中的新结构。当与X射线和光学数据结合时，它描绘一个在这个天文奇观内部更全面的图景。Credit: ATNF/CSIRO/ATCA

中性氢原子，

A star field in space with dense clusters of bright stars and nebula-like formations, including a dead star that appears to carve the hand of god near the top and left edges against a dark background.

这张MSH 15-52星云俗称“上帝之手星云”的光学观望，强调发射在656.3纳米上的光：来自氢原子中电子从（n=3）状态到（n=2）状态。这种被称为巴尔末阿尔法的光，是被太空的富含氢的高能区域发射的最明亮的光学谱线。Credit: UK STFC/Royal Observatory Edinburgh

x射线辐射，

A nebula in space appears as a blue cloud with bright orange and yellow accents at the top, carved by a dead star into what’s known as the “Hand of God,” surrounded by scattered stars on a dark background.

这张MSH 15-52星云的最新X射线光观望由美国宇航局的钱德拉X射线天文台提供。值得注意的是在手掌的“基座” 的中心的脉冲星从超新星遗迹偏移——靠近图像右上方，表明中子星一直用一个难以置信的约光速的5%快的吹在旁边踢。Credit: NASA/CXC/Univ. of Hong Kong/S. Zhang et al.

这当全部一起结合时揭示甚至超过超新星冲击波边缘的辐射。

Red nebula illuminated against a dark space background, with bright, cloudy regions and diffuse gas formations shaped as if carved by the hand of god after a dead star’s explosive end.

被MSH 15-52的多波长观望揭示的复杂和精妙的形状表明许多位于远离超新星遗迹却靠近脉冲星本身的X射线和射电特征不从超新星甩射物或冲击波发生，而是从脉冲星和它的风和磁场与该区域内密集的环绕星际介质的相互作用。Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Hong Kong/S. Zhang et al.; Radio: ATNF/CSIRO/ATCA; H-alpha: UK STFC/Royal Observatory Edinburgh; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

横跨达150光年的跨度，它是从来发现的最大脉冲星风星云之一。

Colorful nebula with labeled regions: RCW 89, supernova blast wave, thumb and fingers of MSH 15-52—where a dead star helped carve the famed Hand of God—and B1509-58, set against a star-filled background.

这张标注了星云MSH 15-52的版本还显示了邻近的超新星遗迹RCW 89和脉冲星PSR B1509-58的位置。请注意脉冲星被从超新星遗迹多偏移的，表明该脉冲星已经被从星云原始位置以极快的速度甩出去。因为这颗超新星只追溯回到约1700年前，而图像在这个比例下是约150光年宽，一个“快速的踢”是唯一合理的解释。Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Hong Kong/S. Zhang et al.; Radio: ATNF/CSIRO/ATCA; H-alpha: UK STFC/Royal Observatory Edinburgh; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

为什么无线电辐射延伸到x射线的边界之外仍然是神秘的。

大多“寂静的星期一”以图像和视觉和不超过200个单词告诉一个天文学故事。

https://bigthink.com/starts-with-a-bang/dead-star-carved-hand-god/

阅读┊ 收藏 ┊ 喜欢 ▼ ┊打印┊举报/Report

前一篇：天体生物学家仍然需要一个可行的生命的定义

后一篇：美国宇航局的灵气号小行星探测器向地球束射回遥远地球的作祟的观望（照片）

新浪BLOG意见反馈留言板　欢迎批评指正