詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的仙后座A (Cas A)的新图像提供了超新星遗迹的详细外观，揭示了新的特征，并提供了对其复杂结构和历史的见解。这张图片是节日庆祝活动的一部分，展示了这颗超新星的复杂细节，包括“小Cas a”和“绿色怪物”的发现。来源:NASA, ESA, CSA, STScI, Danny Milisavljevic(普渡大学)，Ilse De Looze (UGent)， Tea Temim(普林斯顿大学)

　　空间中的物体在不同波长的光下显示出其组成和行为的不同方面。超新星遗迹仙后座A (Cas A)是银河系中波长光谱上研究得最充分的天体之一。然而，在这颗恒星残破的残骸中仍然隐藏着秘密。

　　最新的发现是由研究人员工具箱里最新的工具之一——美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜——解开的，韦伯最近在近红外波段的观察让研究人员大吃一惊。

　　美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的NIRCam(近红外相机)拍摄的一张新的高清图像揭示了超新星遗迹仙后座A (Cas A)的复杂细节，并显示了膨胀的物质外壳在爆炸前猛烈撞击恒星释放的气体。来源:NASA, ESA, CSA, STScI, Danny Milisavljevic(普渡大学)，Ilse De Looze (UGent)， Tea Temim(普林斯顿大学)

　　超新星遗迹仙后座a (Cas a)在美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的一张新照片中闪闪发光，就像一个闪亮的圆形装饰品，准备放在节日树上的完美位置上。

　　作为2023年白宫节日的一部分，美国第一夫人吉尔·拜登博士首次推出了白宫降临节日历。为了展示假期的“魔力、奇迹和欢乐”，拜登博士和美国宇航局正在用韦伯拍摄的这张新照片来庆祝。

　　虽然一切都很明亮，但这一幕并不是众所周知的平安夜。韦伯的近红外相机(NIRCam)对Cas A的观测显示了这一恒星爆炸的分辨率，这是以前在这些波长下无法达到的。这张高分辨率的照片揭示了恒星爆炸前膨胀的物质外壳撞击气体的复杂细节。

　　Cas A是整个宇宙中被研究得最充分的超新星遗迹之一。多年来，地面和天基天文台，包括美国宇航局的钱德拉x射线天文台、哈勃太空望远镜和退役的斯皮策太空望远镜，已经组装了一个物体残骸的多波长图像。

　　然而，天文学家现在已经进入了Cas a研究的新时代。2023年4月，韦伯的MIRI(中红外仪器)开始了这一篇章，揭示了超新星遗迹内壳内新的和意想不到的特征。其中许多特征在新的NIRCam图像中是看不见的，天文学家正在调查原因。

　　这张照片突出了超新星遗迹仙后座A的几个有趣的特征，这是用韦伯的NIRCam(近红外相机)拍摄的。NIRCam精密的分辨率能够探测到恒星本身由硫、氧、氩和氖组成的微小气体结。一些碎片细丝太小了，甚至连韦伯都无法分辨，这意味着它们的直径相当于或小于100亿英里(约100个天文单位)。研究人员表示，这代表了恒星爆炸时像玻璃一样破碎的过程。2. 在MIRI图像中，在“绿怪”内可以看到圆形的洞，即Cas a内腔的绿光环，在NIRCam图像中被淡淡地勾勒出白色和紫色的辐射——这代表电离气体。研究人员认为，这是由于超新星碎片在爆炸前穿过并雕刻了恒星留下的气体。3. 这是在NIRCam拍摄的Cas a的图像中可以看到的少数几个光回波之一。当恒星很久以前爆炸的光到达并且正在变暖的遥远尘埃时，就会出现光回波，这些尘埃在冷却时发光。4. NIRCam捕捉到了一个特别复杂和巨大的光回波，研究人员称其为小Cas a。它实际上位于超新星遗迹后面约170光年处。来源:NASA, ESA, CSA, STScI, Danny Milisavljevic(普渡大学)，Ilse De Looze (UGent)， Tea Temim(普林斯顿大学)

　　“像玻璃碎片”

　　红外光对我们的眼睛来说是不可见的，所以图像处理器和科学家将这些波长的光转换成可见的颜色。在这张最新的Cas A图像中，NIRCam给不同的滤镜分配了颜色，每种颜色都暗示了物体内部发生的不同活动。

　　乍一看，NIRCam图像的色彩可能不如MIRI图像丰富。然而，这仅仅归结于物体的物质发出光的波长。

　　这段视频展示了韦伯的超新星残骸仙后座A (Cassiopeia A)的NIRCam(近红外相机)图像。NIRCam的高分辨率探测到恒星爆炸遗留下来的微小气体结，以及散射在视野中的光回声。

　　在韦伯最新的图像中，最引人注目的颜色是明亮的橙色和浅粉色的团块，它们构成了超新星遗迹的内壳。韦伯锐利的视野可以探测到恒星本身由硫、氧、氩和氖组成的最微小的气体团。这些气体中包含着尘埃和分子的混合物，它们最终将成为新恒星和行星系统的组成部分。一些碎片细丝太小了，甚至连韦伯都无法分辨，这意味着它们的直径相当于或小于100亿英里(约100个天文单位)。相比之下，整个Cas A的跨度为10光年，即60万亿英里。

　　“有了NIRCam的分辨率，我们现在可以看到这颗垂死的恒星在爆炸时是如何完全破碎的，留下了类似微小玻璃碎片的细丝，”普渡大学的丹尼·米利萨夫耶维奇说，他是研究小组的负责人。“经过这么多年对Cas A的研究，现在解决了这些细节，这真是令人难以置信，这些细节为我们提供了关于这颗恒星如何爆炸的革命性见解。”

　　这张图片提供了超新星遗迹仙后座a (Cas a)的并排比较，由美国宇航局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。乍一看，韦伯的NIRCam图像似乎没有MIRI图像的整体色彩丰富，然而，这只是由于物体材料发光的波长。由于提高了分辨率，NIRCam图像看起来比MIRI图像更清晰一些。在MIRI图像中显示为深橙色和红色的主要内壳的外围，在NIRCam图像中看起来像篝火的烟雾。这标志着超新星爆炸波撞击周围星周物质的位置。星周物质中的尘埃温度太低，无法在近红外波段直接探测到，而是在中红外波段亮起。在近红外图像中看不到的还有Cas A中央空腔中发出中红外光的绿光环，研究小组称其为“绿色怪物”。然而，在MIRI图像中可见的圆形孔在“绿怪物”中，在NIRCam图像中被模糊地勾勒出白色和紫色的辐射。来源:NASA, ESA, CSA, STScI, Danny Milisavljevic(普渡大学)，Ilse De Looze (UGent)， Tea Temim(普林斯顿大学)

　　隐藏的绿色怪物

　　当韦伯将Cas A的新近红外图像与中红外图像进行比较时，它的内腔和最外层奇怪地没有颜色。

　　在MIRI图像中呈现深橙色和红色的主要内壳的外围，现在看起来像篝火升起的烟雾。这标志着超新星爆炸波撞击周围星周物质的位置。星周物质中的尘埃温度太低，无法在近红外波段直接探测到，而是在中红外波段亮起。

　　研究人员说，白色是同步辐射发出的光，这种辐射通过电磁波谱发射，包括近红外。它是由带电粒子以极高的速度绕磁力线旋转而产生的。同步辐射在内腔下半部分的气泡状外壳中也可见。

　　这段放大视频显示了超新星遗迹仙后座A (Cas A)在天空中的相对位置。首先是已故天体摄影师藤井明(Akira Fujii)的一张地面照片。当它放大到天空较小的部分时，它会逐渐淡出数字巡天的图像。它以美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜上的NIRCam(近红外相机)的Cas A图像结束，并添加了美国宇航局哈勃太空望远镜图像的边界。

　　在近红外图像中看不到的还有Cas A中央空腔中发出中红外光的绿光环，研究小组称其为“绿色怪物”。这一特征在研究人员第一次观察时被描述为“难以理解”。

　　虽然在NIRCam中看不到绿怪物的“绿色”，但在该区域的近红外线中留下的东西可以让我们深入了解这个神秘的特征。在MIRI图像中可见的圆形孔在NIRCam图像中以白色和紫色的辐射微弱地勾勒出来-这代表电离气体。研究人员认为，这是由于超新星碎片在爆炸前穿过并雕刻了恒星留下的气体。

　　这张仙后座A超新星遗迹的照片，是由韦伯的NIRCam(近红外相机)拍摄的，显示了罗盘箭头、比尺和供参考的色键。北面和东面的罗盘箭头表示图像在天空中的方向。刻度条的单位是光年，这是光在一个地球年里传播的距离。(光传播相当于比例尺长度的距离需要3年)。一光年大约等于5.88万亿英里或9.46万亿公里。这张照片显示了不可见的近红外波长的光被转换成可见光的颜色。彩色键显示在收集光线时使用了NIRCam滤光片。每个滤光片名称的颜色是用来表示通过该滤光片的红外光的可见光颜色。来源:NASA, ESA, CSA, STScI, Danny Milisavljevic(普渡大学)，Ilse De Looze (UGent)， Tea Temim(普林斯顿大学)

　　婴儿车A

　　研究人员还对NIRCam视野右下角的一个迷人特征感到震惊。他们称这个巨大的条纹团为小Cas A，因为它看起来像是主超新星的后代。

　　这是一个光的回声，很久以前恒星爆炸发出的光到达并温暖了远处的尘埃，这些尘埃在冷却时发光。尘埃模式的复杂性，以及小Cas A与Cas A本身的明显接近，对研究人员来说尤其有趣。实际上，小仙后座A位于超新星遗迹后约170光年处。

　　在韦伯的新照片中还散布着其他几个较小的光回声。

　　Cas A超新星遗迹位于仙后座11000光年外。据估计，从我们的角度来看，它大约在340年前爆炸。

　　詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的空间科学天文台。韦伯正在解开我们太阳系的谜团，放眼其他恒星周围的遥远世界，探索宇宙的神秘结构和起源，以及我们在其中的位置。韦伯是一个国际化的人美国国家航空航天局(NASA)及其合作伙伴欧洲航天局(ESA)和加拿大航天局(Canadian Space Agency)共同领导了这一项目。

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