天文学家最新发现一颗遥远而孤独的中子星

天文学家利用美国宇航局钱德拉X射线天文台和欧洲南方天文台在智利的超大望远镜（VLT）的数据，首次在银河系外发现了一种特殊类型的中子星。中子星是大质量恒星的超密核心，它们会崩溃并发生超新星爆炸。这种新发现的中子星是一种罕见的品种，既具有低磁场又没有恒星伴侣。中子星位于超新星的遗迹中，被称为1E 0102.2-7219（简称E0102） - 位于离地球200,000光年的小麦哲伦星云中。

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

博科园-科学科普：E0102这幅新的复合图像让天文学家能够了解三十多年前发现的这个物体的新细节。在这张图片中，钱德拉的X射线是蓝色和紫色的，VLT的多单元光谱探测器（MUSE）仪器的可见光数据是鲜红的。哈勃太空望远镜的其他数据是深红色和绿色。像E0102这样富含氧气的超新星遗迹对于理解大质量恒星在爆炸前如何将较轻的元素融入更重的元素非常重要。在最初的爆炸后数千年内，富含氧气的残余物含有死恒星内部喷出的碎片。

这些碎片（在组合图像中可见为绿色丝状结构）今天在以每小时数百万英里的速度排出后在太空中飞驰而过。钱德拉对E0102的观测表明，超新星遗迹由X射线中的大环形结构支配，与超新星的爆炸波有关。新的MUSE数据揭示了一个较小的气体环（明亮的红色），其扩张速度比爆炸波慢。这个环的中心是一个蓝色的点状X射线源。小环和点源一起像天体公牛的眼睛一样。

Chandra和MUSE的结合数据表明，这个震源是一颗孤立的中子星，大约在两千年前的超新星爆发中形成。这个光源的X射线能量特征或“光谱”非常类似于位于另外两个著名的富氧超新星遗迹中心的中子星：仙后座A（Cas A）和Puppis A.这两个中子星也没有伴星。缺乏对扩展无线电发射或脉冲X射线辐射，典型地与快速旋转的高度磁化的中子相关证据分，表明天文学家检测从一个孤立中子星具有低磁场的热表面的X辐射。在银河系中发现了大约十个这样的物体，但这是第一个在银河系外被发现的物体。

但是这颗中子星是如何以目前的位置最终出现的，似乎偏离了超新星爆炸波产生的X射线辐射圆形中心？一种可能性是超新星爆炸确实发生在剩余物中部附近，但是中子星在不对称爆炸中以每小时约200万英里的高速被从场地踢走。然而，在这种情况下，很难解释为什么中子星今天被光波最近发现的一圈气体整齐地包围。另一种可能的解释是，中子星正在缓慢移动，其当前位置大致是超新星爆炸发生的位置。

在这种情况下，光学环中的材料可能在超新星爆炸期间或者在几千年前被毁灭的祖先星排出。对于第二种情况来说，挑战在于爆炸现场将远离由延伸的X射线辐射所确定的残余物的中心。这意味着E0102周围有一系列特殊情况：例如，在超新星爆炸之前，由祖先星风产生的空洞以及周围气体和周围残留物周围灰尘密度的变化。未来在X射线，光学和无线电波长上观测E0102应该有助于天文学家解决这个孤独中子星带来的令人兴奋的新难题。

博科园-科学科普｜参考期刊：自然天文学｜来自：钱德拉X射线中心