钱德拉揭示了CasA遗迹中元素的位置

2018-05-17

em一张新的钱德拉图像显示了一颗巨星爆炸产生的几个元素的位置。超新星残余物和它们产生的元素非常热 - 数百万度 - 并在X射线光线下发光。钱德拉尖锐的X射线视野允许科学家确定这些关键元素物体的数量和位置,如Cas A产品。 / em

地球上生命所必需的大部分元素是从哪里来的?答案是:恒星内部的火炉和标志着某些恒星生命结束的爆炸。

天文学家一直研究爆炸恒星及其遗体 - 被称为“超新星遗迹” - 以更好地理解恒星是如何产生,然后传播在地球上以及宇宙中观测到的许多元素。

由于其独特的进化地位,仙后座A(Cas A)是这些超新星遗迹中研究最为深入的研究之一。美国宇航局钱德拉X射线天文台的一幅新图像显示了爆炸遗体中不同元素的位置:硅(红色),硫黄(黄色),钙(绿色)和铁(紫色)。这些元素中的每一个都可以在狭窄的能量范围内产生X射线,从而可以创建其位置的地图。爆炸的爆炸波被视为蓝色的外环。

元素在仙后座A的位置信用:NASA / CXC / SAO

Chandra等X射线望远镜对研究超新星遗迹及其产生的元素非常重要,因为这些事件会产生极高的温度 - 数百万度 - 甚至在爆炸后数千年。这意味着包括Cas A在内的许多超新星遗迹在其他类型的望远镜无法探测到的X射线波长处发光最强烈。

钱德拉尖锐的X射线视野使得天文学家可以收集关于像Cas A那样的物体的元素的详细信息。例如,他们不仅能够识别存在的许多元素,而且还能够识别出每个元素中有多少元素被驱逐到星际空间中。

钱德拉的数据表明,产生Cas A的超新星产生了大量的关键宇宙成分。 Cas A已经分散了大约1万个地球质量的硫磺和大约2万个地球质量的硅。卡斯A的铁质量约为地球的70,000倍,天文学家探测到从卡斯A向太空喷射出的价值高达一百万的地球氧气,相当于太阳质量的三倍。 (尽管氧气是Cas A中最丰富的元素,但它的X射线发射分布在很宽的能量范围内,不能与图像中的其他元素隔离开来)。

天文学家发现Cas A中的其他元素除了这个新的Chandra图像中显示的元素之外。碳,氮,磷和氢也可以用各种望远镜检测到,这些望远镜观察电磁波谱的不同部分。结合氧的检测,这意味着所有生成DNA的必要元素,即携带遗传信息的分子都可以在Cas A.中找到。

氧是人体中最丰富的元素(约占质量的65%),钙有助于形成和维持健康的骨骼和牙齿,而铁是通过身体携带氧气的红血球的重要组成部分。太阳系中的所有氧气都来自大量恒星的爆炸。大约一半的钙和大约40%的铁也​​来自这些爆炸,这些元素的平衡是由较小质量的白矮星爆炸提供的。

虽然确切的日期尚未确定(PDF),但许多专家认为,造成Cas A的恒星爆炸发生在地球时间框架的1680年左右。天文学家估计,在爆炸之前,这颗厄运的恒星大约是太阳质量的五倍。据估计,这颗恒星的质量约为太阳的16倍,在爆炸前数十万年的时间里,这颗恒星大约有三分之二的质量在大风中吹掉。

在其有生之初,这颗恒星开始通过称为“核合成”的过程将核心中的氢和氦融合成较重的元素。由较重和较重元素的融合所产生的能量平衡了恒星对重力的作用。这些反应一直持续到它们在恒星的核心形成铁。在这一点上,进一步的核合成会消耗而不是产生能量,因此重力会引起恒星内爆并形成密集的恒星核心,称为中子星。

超新星前星:因为它接近其演变的终点,恒星内核聚变产生的重元素集中在恒星的中心。 Illustration Credit:NASA / CXC / S。李

爆炸复杂后产生大规模爆炸的确切方法以及深入研究的主题,但最终中子星外面的绝缘材料被进一步的核反应转变为超新星爆炸向外排出的物质。

自1999年望远镜发射入太空以来,钱德拉一再观测到Cas A。不同的数据集揭示了关于Cas A中的中子星的新信息,爆炸的细节以及碎片如何射入太空的具体情况。

美国国家航空航天局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心负责管理华盛顿美国宇航局科学任务局的钱德拉计划。位于马萨诸塞州剑桥的史密森天体物理观测站控制钱德拉的科学和飞行运行。

论文:

Chandra X射线对仙后座喷射物的X射线观测超新星遗迹X射线观测仙后座A的震惊红色超巨风A

来源:钱德拉X射线天文台