蟹狀星云25年來的膨脹

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作者：European Space Agency, edited by Gaby Clark, reviewed by Robert Egan

翻譯：賀玉影

校對(duì)：牧夫校對(duì)組

編排：張瑩

后臺(tái)：朱宸宇

https://phys.org/news/2026-03-hubble-revisits-crab-nebula-track.html

哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的蟹狀星云.

Credit: NASA, ESA, STScI, W. Blair (JHU).

Image Processing: J. DePasquale (STScI)

近一千年以前，天文學(xué)家們見證了一顆明亮的新恒星在天空迸發(fā)。這顆超新星是那么明亮，在數(shù)周的時(shí)間里白天都能看見。今天，它擴(kuò)張的遺跡——蟹狀星云，繼續(xù)在離我們6500光年之外的地方進(jìn)化著。蟹狀星云被埃德溫·哈勃首次和歷史記載聯(lián)系起來，之后哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)它進(jìn)行了詳盡的研究。現(xiàn)在，該望遠(yuǎn)鏡重訪了這次古老的爆發(fā)，以追蹤其持續(xù)的膨脹與演變。

自從哈勃在25年前首次觀測(cè)全部的蟹狀星云，它現(xiàn)在又對(duì)著這顆超新星的遺跡重新觀察了一番。蟹狀星云來自超新星SN 1054，它位于金牛座，距離地球6500光年。

觀測(cè)結(jié)果是獨(dú)一無二的，我們看到了在哈勃漫長服役時(shí)段中這一超新星遺跡的進(jìn)化的細(xì)節(jié)。一篇詳細(xì)介紹觀測(cè)結(jié)果的論文已發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志》。

此超新星遺跡發(fā)現(xiàn)于18世紀(jì)中期。1950年代，數(shù)名天文學(xué)家注意到中國天文學(xué)記錄中的超新星和蟹狀星云的位置之間的緊密聯(lián)系，埃德溫·哈勃是其中之一。蟹狀星云中心有一顆脈沖星（迅速旋轉(zhuǎn)的中子星）的發(fā)現(xiàn)——正是脈沖星驅(qū)動(dòng)著星云的膨脹——終于使現(xiàn)代觀測(cè)結(jié)果與古代記載得以吻合。

在最新拍攝的星云圖像中，哈勃望遠(yuǎn)鏡不僅捕捉到了其纖維狀結(jié)構(gòu)的非凡細(xì)節(jié)，還記錄了這些纖維狀結(jié)構(gòu)在過去25年中以每小時(shí)550萬公里的速度向外移動(dòng)的顯著現(xiàn)象。哈勃望遠(yuǎn)鏡是唯一兼具長期觀測(cè)能力和高分辨率的望遠(yuǎn)鏡，能夠捕捉到這些細(xì)微的變化。

為了更好地與新圖像進(jìn)行對(duì)比，哈勃望遠(yuǎn)鏡1999年拍攝的蟹狀星云圖像經(jīng)過了重新處理。這兩張哈勃圖像中的色彩變化，既反映了氣體局部溫度和密度的變化，也體現(xiàn)了其化學(xué)成分的變化。

科學(xué)小組注意到，圍繞星云周邊的纖維和中心的纖維相比移動(dòng)得更多，與其說是隨著時(shí)間擴(kuò)大了，它們更像是單純地往外跑了。這是因?yàn)樾窢钚窃票举|(zhì)上是一個(gè)脈沖星風(fēng)星云，其能量來源于同步加速輻射——這種輻射是由脈沖星磁場(chǎng)與星云物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的。而在其他著名的超新星遺跡中，膨脹則是由初始爆炸產(chǎn)生的沖擊波驅(qū)動(dòng)的，這些沖擊波侵蝕了垂死恒星先前拋射出的周圍氣體殼層。

哈勃望遠(yuǎn)鏡最新、分辨率更高的觀測(cè)數(shù)據(jù)，也為蟹狀星云的3D結(jié)構(gòu)提供了更多見解——這在2D圖像中往往難以確定。可以看到，一些纖維結(jié)構(gòu)的陰影投射在了星云內(nèi)部同步加速輻射的霧靄上。出人意料的是，最新哈勃圖像中一些較亮的纖維結(jié)構(gòu)并未投射出陰影，這表明它們必然位于星云的背光面。

據(jù)科學(xué)小組稱，哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)蟹狀星云觀測(cè)的真正價(jià)值尚未完全顯現(xiàn)。哈勃的數(shù)據(jù)可以與其他望遠(yuǎn)鏡近期在不同波長下觀測(cè)蟹狀星云所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。韋布空間望遠(yuǎn)鏡已于2024年發(fā)布了其對(duì)蟹狀星云的紅外光觀測(cè)結(jié)果。將哈勃望遠(yuǎn)鏡的圖像與其他當(dāng)代多波段觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，將有助于科學(xué)家們拼湊出一幅更完整的圖景，展現(xiàn)這顆超新星持續(xù)的余波——距天文學(xué)家首次驚嘆于天空中那顆閃爍的新星已過去數(shù)個(gè)世紀(jì)。

責(zé)任編輯：郭皓存

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