05.31 天文學家在20萬光年外首次發現一顆十分怪異的中子星

天文學家在20萬光年外首次發現一顆十分怪異的中子星

美國宇航局(NASA)的天文學家已經確認了一種罕見的特殊中子星,它處於在銀河系之外,有一個低磁場且沒有恆星伴星。這顆恆星位於距地球20萬光年的小麥哲倫星雲中,一個被稱為1E 0102.2-7219(簡稱E0102)的超新星殘骸內。

這張照片是由NASA的錢德拉x射線天文臺和位於智利歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡(VLT)拍攝的。對這顆恆星的探測可以讓科學家們瞭解30多年前發現的這個天體的新細節。

在這張圖中,來自錢德拉的X射線是藍色和紫色的,VLT的多單元光譜探測器(MUSE)儀器的可見光數據是亮紅色的。來自哈勃太空望遠鏡的附加數據是暗紅色和綠色的。

E0102的觀測結果顯示,超新星殘骸被X射線中一個巨大的環狀結構所控制,這與超新星爆炸的衝擊波有關。新的MUSE數據顯示了一個更小的氣體環(亮紅色),以比衝擊波慢得多的速度膨脹。這個環的中心是一個藍色的點狀X射線源。小環和點源就像天上的一隻公牛眼。

天文學家在20萬光年外首次發現一顆十分怪異的中子星

錢德拉天文臺和MUSE的聯合數據表明,這個源是一個孤立的中子星,它是在大約兩千年前的超新星爆炸中產生的。這個源的X射線能量特徵,或者說“光譜”,極其相似於另外兩個著名的富氧超新星殘骸中心的中子星:仙后座A源(Cas A)和船尾座A射電源。這兩個中子星也沒有伴星。

由於沒有對擴大的射電輻射或脈衝X射線輻射進行確認,而它們通常與快速旋轉的極化中子星有關,所以表明天文學家已經從一個具有低磁場的孤立中子星的熱表面識別出X射線。在銀河系中已經發現了大約10個這樣的異類,但這個中子星是銀河系外發現的第一個。

那這個中子星是如何最終出現在它當前位置上的,它似乎被超新星爆炸產生的x射線發射的圓形衝擊所偏移了。

天文學家認為,發生的超新星爆炸靠近殘骸中心,然而,這個中子星在一次錯誤爆炸中被拋出了這個地點,速度大約是每小時300萬公里。即使如此,在這種情況下,很難弄清楚為什麼中子星今天如此完美地圍繞著最近發現的在可見光波長看到的氣體環。

天文學家在20萬光年外首次發現一顆十分怪異的中子星

另一種可能的解釋是中子星正在逐漸移動,而當前的位置通常是超新星爆炸發生的地方。在這種情況下,光環中的物質可能要麼是超新星爆炸中被噴射出來的,要麼是由幾千年前死亡的前身星發射出來的。

第二個設想面臨的一個挑戰是爆炸地點將遠離擴大的X射線發射所決定的殘骸中心。這就意味著E0102的周遭環境擁有一系列的特殊情況:例如,在超新星爆炸之前,來自前身星的風刻出的凹洞,以及圍繞著殘骸的星際氣體和塵埃的密度變化。

未來在X射線、光波段和射電波段上對E0102的觀測,將幫助天文學家解決這個孤獨的中子星所帶來的令人興奮的新難題。

該論文發表在4月份《自然天文學》(Nature Astronomy)雜誌上。


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