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ALMA在1987A超新星中发现中子星的可能迹象

来源:sciseek2020-08-29

sciseek 2020-08-29

两队天文学家在围绕超新星1987A33岁之谜中做出了令人信服的论据。基于对阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)的观测和理论上的后续研究,科学家为中子星隐藏在爆炸恒星残骸内部的说法提供了新的见解。这将是迄今为止已知的最年轻的中子星。

自从天文学家看到夜空中一颗恒星最明亮的爆炸事件,创造出超新星1987ASN 1987A)以来,他们一直在寻找爆炸后遗留下来的紧凑物体。

因为在爆炸当天(1987223日)在地球上发现了被称为中微子的粒子,所以天文学家们预计中子星会在坍缩的中心形成。但是,当科学家找不到该恒星的任何证据时,他们开始怀疑该恒星随后是否坍塌成黑洞。几十年来,科学界一直在热切地等待着这个物体发出的信号,该信号一直藏在非常厚的尘埃云后面。

斑点 

最近,ALMA射电望远镜的观测首次显示了爆炸后中子星缺失的迹象。极高分辨率的图像显示出SN 1987A尘土飞扬的核心中有一个热的斑点,该斑点比周围的环境明亮,并且与中子星的可疑位置相符。

卡迪夫大学的Mikako Matsuura说,看到超新星残余中厚厚的尘埃云形成了这个温暖的斑点,我们感到非常惊讶。” “云中一定有某种东西加热了灰尘并使之发光。这就是为什么我们建议在尘埃云中隐藏一个中子星。

即使松浦和她的团队对这个结果感到兴奋,他们还是想知道斑点的亮度。松浦说:我们以为中子星可能太亮而无法存在,但是丹妮·佩奇和他的团队发表了一项研究,表明中子星确实可以这么亮,因为它还很年轻。

Dany Page是墨西哥国立自治大学的天体物理学家,从一开始就研究SN 1987A。他说:超新星发生时,我正处于博士学位的中途,这是我一生中最大的事件之一,这使我改变了职业生涯,试图解决这个谜团。就像现代的圣杯。

佩奇及其团队的理论研究今天发表在《天体物理学杂志》上,强烈支持ALMA团队的建议,即中子星为尘埃团提供动力。佩奇解释说:尽管超新星爆炸的极端复杂性以及中子星内部的极端条件,但探测到一团温暖的尘埃仍证实了一些预测。

这些预测是中子星的位置和温度。根据超新星计算机模型,爆炸以每秒几百公里的速度(比最快的火箭快数十倍)将中子星从其发源地踢开。这个斑点恰好位于天文学家认为今天中子星会存在的地方。预计中子星的温度约为500万摄氏度,它提供了足够的能量来解释斑点的亮度。

不是脉冲星或黑洞

与普遍的期望相反,中子星可能不是脉冲星。佩奇说:脉冲星的功率取决于它旋转的速度和磁场强度,两者都需要具有非常精细的值以匹配观测值。中子星自然适合数据。

中子星的行为完全符合我们的预期,纽约斯托尼布鲁克大学的詹姆斯·拉蒂默补充说,他是佩奇研究小组的成员。Lattimer还紧随SN 1987A,在SN 1987A之前发表了有关超新星中微子信号的预测,该预测随后与观测相匹配。这些中微子提示黑洞从未形成,而且黑洞似乎很难解释观察到的斑点亮度。我们比较了所有可能性,并得出结论,最有可能的解释是热中子星。

这颗中子星是一个25公里宽,极热的超致密物质球。一茶匙材料的重量将超过纽约市内所有建筑物的总和。因为它只有33岁,所以它将是有史以来最年轻的中子星。我们知道的第二颗最年轻的中子星位于超新星遗留的仙后座A上,享年330岁。

只有中子星的直接照片才能给出它存在的确切证据,但是为此,天文学家可能需要再等几十年,直到超新星残余中的尘埃和气体变得更加透明。

详细的ALMA图片

即使许多望远镜都拍摄了SN 1987A的图像,但它们都无法像ALMA那样高精度地观测其核心。早期使用ALMA进行的(3-D)观测已经显示出超新星残留物中发现的分子类型,并证实它会产生大量的尘埃。

美国国家射电天文台和弗吉尼亚大学的雷米·英迪贝乌(Remy Indebetouw)说:这项发现是建立在对ALMA多年观测的基础上的,这要归功于望远镜和数据处理的不断改进,从而越来越详细地显示了超新星的核心。一直是ALMA影像团队的一员。

 


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