結合三大望遠鏡建出恆星爆炸殘骸 3D 視圖，細窺蟹狀星雲複雜內部結構

分享 2020-01-12 · 網管 · 科學新知 · 點閱數：2239

2020 年 01 月 07 日

蟹狀星雲是宇宙中著名的超新星殘骸，最近天文學家結合了可見光、紅外光和 X 射線各種數據，創建出蟹狀星雲的 3D 結構示意圖。

公元 1054 年，中國、阿拉伯和日本的觀星學家都發現天空中突然出現一顆明亮「新星」，亮度是金星 6 倍，中國將之稱為「天關客星」；隨著現代觀測技術改進，天文學家約翰·貝維斯於 1731 年發現了蟹狀星雲（ Crab Nebula ，又稱 M1 、 NGC 1952 、金牛座 A ），距離地球約 6,500 光年，既是超新星殘骸和脈衝風星雲，也是存於上述史實中那顆「新星」的殘骸。

1969 年，天文學家再發現蟹狀星雲中心是一顆脈衝星，直徑約 28～30 公里，每秒自轉 30.2 次，發射出 γ 射線到無線電波範圍間的電磁波，由於蟹狀星雲的 X 射線和 γ 射線輻射能量高且非常穩定，因此天文學家將它看成宇宙中最穩定的高能輻射源之一，同時做為一種測量宇宙其他輻射源能量的基準。

現在，由太空望遠鏡科學研究所（ STScI ）、加州理工學院、哈佛大學科學家組成的團隊，結合 NASA 錢卓拉 X 射線天文台（ CXO ）、哈伯太空望遠鏡（ Hubble ）、史匹哲太空望遠鏡（ Spitzer ）三大望遠鏡數據（包括 X 射線、紅外光和可見光），建置出完整的蟹狀星雲 3D 內部結構影片，讓一般人可以更理解脈衝星如何為星雲提供動力的復雜物理過程。

在這段長約 4 分鐘的影片中，可以看到蟹狀星雲核心的脈衝星、它周圍的高能帶電粒子雲（後者又被氧氣和硫雲包圍），以及往兩個相反方向延伸的粒子射流。

接下可以看到包住脈衝星系統的同步加速器輻射（ synchrotron emission ），當帶電粒子流圍繞著磁力線旋轉時，就會產生這種獨特的輻射形式；再來出現的是蟹狀星雲的可見光外殼，看起來就像個籠子，這種熾熱氣體殼由觸手形狀的離子化氧氣絲構成。

從建模可以發現，蟹狀星雲的結構並非一般認為的超新星殘骸，傳統超新星殘骸由爆炸波和超新星碎片組成，這些碎片被加熱到數百萬度，但是蟹狀星雲系統內部區域由相對低溫的氣體組成（被同步加速器輻射加熱至數千度），天文學家認為應歸類為脈衝星雲。

這段影片已經提供給世界各地的博物館和天文館，我們可以意識到這 3 架太空望遠鏡究竟是多麼強大。

（首圖來源：hubblesite/NASA）

原文網址：https://technews.tw/2020/01/07/crab-nebula-synchrotron-emission-3d-nasa/