天文学家在20万光年外首次发现一颗十分怪异的中子星

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美国宇航局(NASA)的天文学家已经确认了一种罕见的特殊中子星,它处于在银河系之外,有一个低磁场且没有恒星伴星。这颗恒星位于距地球20万光年的小麦哲伦星云中,一个被称为1E 0102.2-7219(简称E0102)的超新星残骸内。

这张照片是由NASA的钱德拉x射线天文台和位于智利欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)拍摄的。对这颗恒星的探测可以让科学家们了解30多年前发现的这个天体的新细节。

在这张图中,来自钱德拉的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亮红色的。来自哈勃太空望远镜的附加数据是暗红色和绿色的。

E0102的观测结果显示,超新星残骸被X射线中一个巨大的环状结构所控制,这与超新星爆炸的冲击波有关。新的MUSE数据显示了一个更小的气体环(亮红色),以比冲击波慢得多的速度膨胀。这个环的中心是一个蓝色的点状X射线源。小环和点源就像天上的一只公牛眼。

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钱德拉天文台和MUSE的联合数据表明,这个源是一个孤立的中子星,它是在大约两千年前的超新星爆炸中产生的。这个源的X射线能量特征,或者说“光谱”,极其相似于另外两个著名的富氧超新星残骸中心的中子星:仙后座A源(Cas A)和船尾座A射电源。这两个中子星也没有伴星。

由于没有对扩大的射电辐射或脉冲X射线辐射进行确认,而它们通常与快速旋转的极化中子星有关,所以表明天文学家已经从一个具有低磁场的孤立中子星的热表面识别出X射线。在银河系中已经发现了大约10个这样的异类,但这个中子星是银河系外发现的第一个。

那这个中子星是如何最终出现在它当前位置上的,它似乎被超新星爆炸产生的x射线发射的圆形冲击所偏移了。

天文学家认为,发生的超新星爆炸靠近残骸中心,然而,这个中子星在一次错误爆炸中被抛出了这个地点,速度大约是每小时300万公里。即使如此,在这种情况下,很难弄清楚为什么中子星今天如此完美地围绕着最近发现的在可见光波长看到的气体环。

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另一种可能的解释是中子星正在逐渐移动,而当前的位置通常是超新星爆炸发生的地方。在这种情况下,光环中的物质可能要么是超新星爆炸中被喷射出来的,要么是由几千年前死亡的前身星发射出来的。

第二个设想面临的一个挑战是爆炸地点将远离扩大的X射线发射所决定的残骸中心。这就意味着E0102的周遭环境拥有一系列的特殊情况:例如,在超新星爆炸之前,来自前身星的风刻出的凹洞,以及围绕着残骸的星际气体和尘埃的密度变化。

未来在X射线、光波段和射电波段上对E0102的观测,将帮助天文学家解决这个孤独的中子星所带来的令人兴奋的新难题。

该论文发表在4月份《自然天文学》(Nature Astronomy)杂志上。