NASA的IXPE揭开仙后座第谷超新星的神秘面纱

利用美国宇航局成像X射线偏振探测器(IXPE)的数据，国际研究人员发现了关于第谷超新星遗迹的开仙新信息，这是后座仙后座中的一颗爆炸恒星，其发出的超新光于1572年首次在地球上看到。这些结果提供了新的神秘线索，说明这些巨大的面纱恒星爆炸产生的冲击波如何将粒子加速到接近光速，并首次揭示了超新星爆炸波附近的第谷磁场几何形状，这形成了喷射物质周围的开仙边界，如这张合成图像所示。后座IXPE数据(深紫色和白色)与美国宇航局钱德拉X射线天文台的超新数据(红色和蓝色)相结合，并覆盖了数字化巡天捕捉到的神秘视野中的星星。Credits: X-ray (IXPE: NASA/ASI/MSFC/INAF/R. Ferrazzoli,面纱 et al.), (Chandra: NASA/CXC/RIKEN & GSFC/T. Sato et al.) Optical: DSS Image processing: NASA/CXC/SAO/K. Arcand, L.Frattare & N.Wolk
（神秘的地球uux.cn）据美国宇航局：一个国际科学家小组发现了一颗恒星残骸的新信息，这颗恒星的第谷爆炸是在450年前发现的。这些结果提供了新的开仙线索，说明被称为超新星的后座巨大恒星爆炸产生的冲击波是如何将粒子加速到接近光速的。
这颗超新星遗迹被称为第谷，以丹麦天文学家第谷·布拉尼的名字命名，他在1572年注意到仙后座中这颗新“恒星”的明亮光芒。在这项新的研究中，天文学家使用美国宇航局的成像X射线偏振探测器(IXPE)研究第谷超新星遗迹的偏振X射线。
IXPE第一次揭示了冲击波附近磁场的几何形状，冲击波仍在从最初的爆炸中传播，并在喷出的物质周围形成一个边界。了解磁场的几何形状可以让科学家进一步研究粒子如何在那里被加速。
“作为所谓的历史超新星之一，第谷在过去被人类观察到，并产生了持久的社会甚至艺术影响，”罗马意大利国家天体物理研究所的研究员Riccardo Ferrazzoli博士说，该研究所与美国宇航局在IXPE任务上合作。“在它首次出现在天空450年后，在这里用新的眼光再次看到这个物体并从中学习是令人兴奋的。”Ferrazzoli是新发表的第谷发现的主要作者，该发现发表在最新一期的《天体物理学杂志》上。
测量X射线偏振可以告诉科学家光波磁场的平均方向和顺序，这些光波构成了来自第谷这样的高能源的X射线。偏振X射线是由电子在磁场中运动产生的，这个过程被称为“同步加速器发射”。X射线的偏振方向可以映射回X射线产生位置的磁场方向。这些信息有助于科学家解决天体物理学中的一些最大问题，例如第谷和其他物体如何将粒子加速到接近光速，而不是地球上最强大的粒子加速器。
“超新星遗迹变成巨型粒子加速器的过程涉及有序和混沌之间的微妙舞蹈，”马萨诸塞州剑桥哈佛史密森天体物理中心的高级天体物理学家Patrick Slane说。“需要强而湍急的磁场，但IXPE向我们展示了大规模的均匀性或一致性，这也涉及到了，一直延伸到加速发生的地方。”
在其数十年的运行中，美国宇航局的钱德拉X射线天文台多次观测到第谷超新星遗迹，帮助研究人员对这一迷人的形成做出了里程碑式的发现。凭借其识别和跟踪偏振X射线光的能力，IXPE建立在Chandra奠定的基础之上。来自IXPE的信息使科学家们能够更好地理解宇宙射线的过程，宇宙射线是渗透我们银河系的高能粒子，被超新星遗迹加速。
IXPE帮助以前所未有的清晰度和规模绘制了第谷磁场的形状。虽然之前的天文台已经在无线电波中观察了第谷的磁场，但IXPE在小于1秒差距(约3.26光年)的尺度上测量了磁场的形状——从人类经验来看这是一个巨大的尺度，但最接近的研究人员已经开始观察这些遥远现象之一发出的高能“宇宙射线”的来源。当科学家探索粒子如何在最初爆炸的冲击波后加速时，这一信息是有价值的。
研究人员还记录了IXPE在第谷和早期研究对象仙后座A超新星遗迹的发现之间的相似之处和令人惊讶的差异。两个超新星遗迹中磁场的总体方向似乎是放射状的，沿着向外延伸的方向延伸。但是第谷比仙后座A产生了更高程度的X射线偏振，这表明它可能拥有一个更有序、更少湍流的磁场。
第谷超新星被归类为Ia型，当双星系统中的白矮星撕碎它的伴星，捕获它的一些质量并引发剧烈爆炸时，就会发生这种情况。白矮星的消失使碎片以极快的速度冲向太空。这种事件通常被认为是太空中发现的大多数银河宇宙射线的来源，包括那些不断轰击地球大气层的射线。
第谷超新星爆发本身释放的能量相当于太阳在100亿年中释放的能量。这种亮度使第谷超新星在1572年在地球上用肉眼可见，当时它被布拉赫和其他天文学家发现，可能包括8岁的威廉·莎士比亚，他将在17世纪之交的《哈姆雷特》的早期段落中描述它。
IXPE是美国宇航局和意大利航天局与12个国家的合作伙伴和科学合作者的合作项目。IXPE由位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心领导。鲍尔航空航天公司总部设在科罗拉多州布鲁姆菲尔德，与位于博尔德的科罗拉多大学大气和空间物理实验室共同管理航天器的运营。
Elizabeth LandauNASA Headquarters
Molly PorterMarshall Space Flight Center