天文學家最新發現一顆遙遠而孤獨的中子星

天文學家利用美國宇航局錢德拉X射線天文台和歐洲南方天文台在智利的超大望遠鏡（VLT）的數據，首次在銀河系外發現了一種特殊類型的中子星。中子星是大質量恆星的超密核心，它們會崩潰並發生超新星爆炸。這種新發現的中子星是一種罕見的品種，既具有低磁場又沒有恆星伴侶。中子星位於超新星的遺迹中，被稱為1E 0102.2-7219（簡稱E0102） - 位於離地球200,000光年的小麥哲倫星雲中。

圖片： X-ray (NASA/CXC/ESO/F.Vogt et al); Optical (ESO/VLT/MUSE & NASA/STScI)

博科園-科學科普：E0102這幅新的複合圖像讓天文學家能夠了解三十多年前發現的這個物體的新細節。在這張圖片中，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鮮紅的。哈勃太空望遠鏡的其他數據是深紅色和綠色。像E0102這樣富含氧氣的超新星遺迹對於理解大質量恆星在爆炸前如何將較輕的元素融入更重的元素非常重要。在最初的爆炸後數千年內，富含氧氣的殘餘物含有死恆星內部噴出的碎片。

這些碎片（在組合圖像中可見為綠色絲狀結構）今天在以每小時數百萬英里的速度排出後在太空中飛馳而過。錢德拉對E0102的觀測表明，超新星遺迹由X射線中的大環形結構支配，與超新星的爆炸波有關。新的MUSE數據揭示了一個較小的氣體環（明亮的紅色），其擴張速度比爆炸波慢。這個環的中心是一個藍色的點狀X射線源。小環和點源一起像天體公牛的眼睛一樣。

Chandra和MUSE的結合數據表明，這個震源是一顆孤立的中子星，大約在兩千年前的超新星爆發中形成。這個光源的X射線能量特徵或「光譜」非常類似於位於另外兩個著名的富氧超新星遺迹中心的中子星：仙后座A（Cas A）和Puppis A.這兩個中子星也沒有伴星。缺乏對擴展無線電發射或脈衝X射線輻射，典型地與快速旋轉的高度磁化的中子相關證據分，表明天文學家檢測從一個孤立中子星具有低磁場的熱表面的X輻射。在銀河系中發現了大約十個這樣的物體，但這是第一個在銀河系外被發現的物體。

但是這顆中子星是如何以目前的位置最終出現的，似乎偏離了超新星爆炸波產生的X射線輻射圓形中心？一種可能性是超新星爆炸確實發生在剩餘物中部附近，但是中子星在不對稱爆炸中以每小時約200萬英里的高速被從場地踢走。然而，在這種情況下，很難解釋為什麼中子星今天被光波最近發現的一圈氣體整齊地包圍。另一種可能的解釋是，中子星正在緩慢移動，其當前位置大致是超新星爆炸發生的位置。

在這種情況下，光學環中的材料可能在超新星爆炸期間或者在幾千年前被毀滅的祖先星排出。對於第二種情況來說，挑戰在於爆炸現場將遠離由延伸的X射線輻射所確定的殘餘物的中心。這意味著E0102周圍有一系列特殊情況：例如，在超新星爆炸之前，由祖先星風產生的空洞以及周圍氣體和周圍殘留物周圍灰塵密度的變化。未來在X射線，光學和無線電波長上觀測E0102應該有助於天文學家解決這個孤獨中子星帶來的令人興奮的新難題。

博科園-科學科普｜參考期刊：自然天文學｜來自：錢德拉X射線中心

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