二維到三維,平面到立體,進一步清晰了解蟹狀星雲的形成

2020-12-03 天文在線

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科學家們公開遠古宇宙的恆星大爆炸視頻

天文家們用一個新型的三維可視化技術模擬重建了人類迄今看到的最大的恆星爆炸,現在你也可以看到它了。

當一個恆星死亡時,它會產生巨大的爆炸我們稱之為超新星爆炸,爆炸的殘屑在數十億光年外依舊可以被觀測到。

人們認為隨著這些爆炸的發生,一個超新星會誕生於宇宙之中。

一個天文學家組成的隊伍在收集了美國國家航空與航天局的觀測資料之後,建立了首個蟹狀星雲的三維可視化模型,這是迄今為止人類觀測到的最出名的超新星爆炸之一。這個模型詳細描繪了蟹狀星雲的複雜環境以及給我們提供了一個全新的視覺去了解這一遠古的恆星爆炸。

視頻的最後展示了一個多波長計算機模擬模型,詳繪了組成蟹狀星雲的多層絲狀結構,以及從它熾熱的核心向環繞在大爆炸外圍的氣體纖維釋放出高度的輻射。

蟹狀星云:一段歷史

這不是普通的超新星。蟹狀星雲首次在公元1054年被宋朝司天監觀測到,當時蟹狀星雲被人們稱為「天關客星」,因為即使在白天,它依舊十分光亮,甚至連續23天白天都能看到它。

雖然亞洲,美國原住民和中東的古代天文學家在早前曾觀測到空中的這種星雲,但直到1731年英國天文學家約翰·拜維斯才正式發現蟹狀星雲。

天文學家們始終對蟹狀星雲著迷不已,並從許多後續的觀測資料中逐漸了解到更多關於蟹狀星雲的細節。1840年威廉·帕森思在觀測到這種星雲兩邊有著觸角似的形狀後,將其命名為蟹狀星雲,天文學家們在1900年代才正式確認這一宇宙結構為超新星。

根據美國國家航空與航天局描述,蟹狀星雲第一次被觀測到的時候,其亮度是金星的六倍,大小約為直徑六光年。

這個超新星距離地球6500光年,位於金牛星座中,它的視星等級,或者叫做衡量物體亮度的等級,為8.4。相比較之下,土星最大的衛星泰坦的視星等級為8.2。

圖片說明:蟹狀星雲的正中心有一個脈衝星:一個中子星,它的質量大如太陽,但卻只有一個小鎮般大小。蟹狀星雲脈衝星每秒旋轉約30次。

蟹狀星雲的中央有一個恆星大爆炸後遺留下來的中子星。這個小恆星直徑大約19公裡,並通過磁場的兩極的光束釋放出每秒30次的輻射脈衝。

圍繞在這個中子星周圍的是向外延伸的觸鬚狀的氣體纖維,它大部分由電離氧組成,這些電離氧是整個恆星系統與帶電粒子流最初爆炸時在邊界遺留下來的一個發光氣團。

實現超新星再現

這個三維可視化模型是通過可視的,紅外線的和X射線的觀測結果而建立的,這些觀測結果是由錢德拉X射線天文臺以及哈勃和史匹哲望遠鏡觀測得來的。

「看一個物體的二維圖像,特別是像蟹狀星雲這種擁有複雜結構的物體,並不會給你一個太好的深入認識它的三維立體的特質的機會。」法蘭克·薩默斯,太空望遠鏡科學研究所的可視化科學家在一份聲明中說道。

「通過這種科學解釋,我們希望幫助人們理解蟹狀星雲的嵌套和相互關聯的幾何結構。這種多波長觀測結果的相互作用闡述了這些幾何結構。如果沒有結合X射線,紅外線和可見光來研究,你不可能得到一個完整的三維圖像。」

圖片說明:這個圖片展示了只在紅外線作用下的蟹狀星雲,演示了在沒有多種來源的研究下,我們會如何失去大爆炸的細節。

這個可視化模型展示了蟹狀星雲與一般超新星的一些不同之處。不像由爆炸殘屑和爆炸衝擊波形成的傳統超新星,蟹狀星雲是一個脈衝星風星雲。

脈衝星風星雲由低溫氣團組成,位於它所在恆星系統的內區域。這些氣團被星雲中心的脈衝星釋放出的輻射加熱,使得他們達到幾千度高溫。

「只有通過多波長結構你才能真實清晰地理解它是個脈衝星風星雲。」薩默斯說。

「這是一個重要的學習目標。你可以了解到在中心的脈衝星朝同步加速的氣團釋放出的能量,會進一步的影響到星雲內部的氣體纖維。」

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

translate:邱

author: Passant Rabie

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