NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜以新的视角中看到的蟹状星云

精美的、前所未见的细节有助于揭开超新星遗迹令人费解的历史。

NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜观测了蟹状星云，这是一个位于6,500光年外金牛座的超新星遗迹。自公元1054年11世纪天文学家记录到这一高能事件以来，蟹状星云一直吸引着人们的关注和更多的研究，因为科学家们试图通过对蟹状星云（一个相对较近的例子）的深入研究来了解超新星的条件、行为和后效应。

图片：蟹状星云

这张由NASA的詹姆斯韦伯太空望远镜的NIRCam（近红外相机）和MIRI（中红外仪器）拍摄的图像揭示了蟹状星云红外光下的新细节。超新星遗迹由几种不同的成分组成，包括双电离硫（红橙色表示），电离铁（蓝色表示），尘埃（黄白色和绿色表示），以及同步辐射（白色表示）。在这张图片中，韦伯NIRCam和MIRI的不同滤镜分配了不同的颜色：蓝色（F162M）、浅蓝色(F480M)、青色（F560W）、绿色（F1130W）、橙色（F1800W）和红色（F2100W）。
影像来源：NASA, ESA, CSA, STScI, T. Temim (Princeton University).

利用韦伯的NIRCam（近红外相机）和MIRI（中红外仪器），普林斯顿大学的替·特米姆领导的一个团队正在寻找蟹状星云起源的答案。

“韦伯的灵敏度和空间分辨率使我们能够准确地确定喷射物质的成分，特别是铁和镍的含量，这可能会揭示出哪种类型的爆炸产生了蟹状星云。”特米姆解释说。

图片：韦伯和哈勃

这张由哈勃太空望远镜在可见光（左）和詹姆斯·韦伯太空望远镜在红外光（右）拍摄的蟹状星云的并排对比图揭示了不同的细节。通过研究韦伯最近收集的数据，并参考哈勃等其他望远镜之前对蟹状星云的观测，天文学家可以更全面地了解这个神秘的超新星遗迹。
哈勃影像来源：NASA, ESA, J. Hester, A. Loll (Arizona State University); 韦伯影像来源：NASA, ESA, CSA, STScI, T. Temim (Princeton University).

乍一看，超新星遗迹的大致形状与2005年NASA哈勃太空望远镜发布的光学波长图像相似：在韦伯的红外观测中，一个由蓬松的气体丝组成的清晰的笼状结构显示为红橙色。然而，在中心区域，韦伯首次绘制出来自尘埃颗粒的辐射。

蟹状星云内部运作的其他方面变得更加突出，在韦伯拍摄的红外光中可以看到更多的细节。韦伯特别强调了所谓的同步辐射：由带电粒子（如电子）以相对论速度绕磁力线运动产生的辐射。辐射以乳白色烟雾状物质的形式出现在蟹状星云内部的大部分区域。

这一特征是星云脉冲星的产物，脉冲星是一颗快速旋转的中子星。脉冲星的强磁场将粒子加速到极高的速度，并使它们在绕磁力线旋转时发出辐射。尽管同步辐射是通过电磁光谱发射，但在韦布的NIRCam仪器中可以看到前所未有的细节。

视频：韦布图像之旅

这段视频展示了蟹状星云，一颗位于金牛座6,500光年之外的超新星遗迹。尽管距离地球如此之远，但蟹状星云是大质量恒星爆炸死亡后留下的相对较近的例子。NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜以前所未有的细节观测了组成蟹状星云的各种成分，包括膨胀的热气云，海绵状的尘埃细丝和同步辐射。同步辐射是星云脉冲星的结果：位于中心的快速旋转的中子星。

要定位蟹状星云的脉冲星心脏，可以沿着中间的环状波纹状图案追踪到中心明亮的白点。在离核心更远的地方，跟随辐射的白色薄带。弯曲的漩涡紧密地聚集在一起，勾勒出脉冲星磁场的结构，它塑造了星云的形状。

在中心的左右两侧，白色物质从丝状尘笼的边缘急剧向内弯曲，并朝着中子星的位置移动，就好像星云的腰部被夹住了一样。这种突然的变薄可能是由于超新星风的膨胀受到密集气体带的限制。

脉冲星心脏产生的风继续以快速的速度向外推动气体和尘埃的外壳。在残骸的内部，黄白色和绿色斑驳的细丝形成了大型环状结构，代表了尘埃颗粒所在的区域。

随着天文学家进一步分析韦布数据并查阅其他望远镜先前对蟹状星云残骸的观测结果，寻找蟹状星云过去的答案的工作仍在继续。科学家们将在未来一年左右的时间里从哈勃望远镜对超新星遗迹的重新成像中获得更新的数据。这将标志着哈勃20多年来首次观测蟹状星云的发射谱线，并将使天文学家能够更准确地比较韦布和哈勃的发现。

了解更多：蟹状星云

想了解更多信息吗？通过NASA的学习宇宙（NASA科学激活计划的一部分），探索其他望远镜拍摄的蟹状星云图像、3D可视化、数据声波化处理和动手活动。这些资源以及更多关于超新星遗迹和恒星生命周期的信息可以在NASA的学习宇宙中找到。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是由NASA及其合作伙伴ESA和CSA领导的一项国际计划。

NASA的学习宇宙材料是基于NASA根据合作协议授予空间望远镜科学研究所的NNX16AC65A支持的工作，该研究所与加州理工学院/IPAC分校、哈佛&史密森尼天体物理中心和喷气推进实验室合作。

参考来源：

https://www.nasa.gov/missions/webb/the-crab-nebula-seen-in-new-light-by-nasas-webb/