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首次准确测量死星周围气体中元素的温度

2019-2-1@艾米

首次准确测量死星周围气体中元素的温度

1987年2月23日,一颗巨大爆炸恒星的光射向地球。这次活动发生在距离我们银河系16.8万光年的大麦哲伦云中,是近400年来发现最近的超新星,也是现代望远镜发明以来出现的第一颗超新星。

30多年后,一个团队使用X射线观测和物理模拟,首次准确测量死星周围气体中元素的温度。当超新星心脏的超快冲击波撞击周围气体中的原子时,它们将这些原子加热到数亿华氏度。

当巨型恒星到了老年时,它们的外层会脱落并冷却成恒星周围巨大的残余结构。这颗恒星的核心产生了一个壮观的超新星爆炸,留下了一颗超中子星或一个黑洞。来自爆炸的冲击波以十分之一的光速向外传播,撞击周围的气体,将其加热并使其在明亮的X射线中发光。

NASA的太空钱德拉X射线望远镜自20年前发射以来,一直在监测超新星1987A(死星)的散发情况。新论文合著者David Burrows说:在那个时候,超新星1987A一次又一次让研究人员惊讶,一个巨大的惊喜是在它周围发现了一系列的三个环。

首次准确测量死星周围气体中元素的温度

Burrows说,自1997年左右以来,来自超新星1987A的冲击波一直在与最内层环相互作用, 称为赤道环。使用钱德拉时,他和他的团队一直在监测冲击波在与赤道环相互作用时产生的光,以了解环中的气体和尘埃是如何升温的。他们想要弄清楚材料中不同元素的温度,因为冲击锋吞没了它,这是一个难以准确确定的长期问题。

为帮助测量,该团队创建了超新星的详细3D计算机模拟,将冲击波的速度,气体的温度和钱德拉仪器的分辨率限制等许多过程分开。从那里,他们能够确定各种元素的温度,从氮和氧等轻质原子一直到硅和铁等重质原子。温度范围从数百万到数亿不等。

研究结果为超新星1987A的动力学提供了重要的见解,并帮助测试了特定类型冲击锋的模型。

由于来自爆炸的带电粒子没有撞击周围气体中的原子,而是通过电场和磁场散射气体原子,这种冲击被称为无碰撞冲击。这一过程在整个宇宙中都很常见,因此更好地了解它将有助于研究人员解决其他现象,例如太阳风与星际物质的相互作用以及宇宙中大规模结构形成的宇宙学模拟。

该研究结果于1月21日发表在《自然天文学》杂志上。

本文源自 Live Science ,由米粮仓 艾米 基于创作共用协议(CC BY-NC)发布。

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