這顆中子星在超新星 1987A 恒星爆炸的殘骸中潛伏了 37 年。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在最近觀測到的著名超新星所在地觀察到了中子星發射的最佳證據。這顆超新星被稱爲 SN 1987A，發生在距地球 160,000 光年的大麥哲倫星雲中。

天文學家利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 在恒星爆炸的殘骸中發現了一顆中子星，結束了長達近十年的天體捉迷藏遊戲。

超新星 1987A代表一顆爆炸恒星的殘骸，該恒星的質量曾經約爲太陽的 8 至 10 倍。它位于距銀河系大約 170,000 光年的大麥哲倫星雲中，是一個矮星系。超新星 1987A 于 37 年前的 1987 年首次被天文學家發現，這也是其名稱的數字含義。當超新星 1987A 爆炸時，它首先向地球灑下被稱爲中微子的幽靈粒子，然後在強光下變得可見。這使其成爲大約 400 年來在地球夜空中看到的最近、最亮的超新星。

像這樣的超新星爆炸爲宇宙播下了碳、氧、硅和鐵等元素的種子。這些元素最終成爲下一代恒星和行星的組成部分，甚至可以形成分子，有一天可能成爲我們所知的生命不可或缺的一部分。這些爆炸還會産生致密的恒星殘骸，要麽是中子星，要麽是黑洞。37 年來，天文學家一直不知道其中哪些可能潛伏在超新星 1987A 的中心。

“長期以來，我們一直在超新星 1987A 的氣體和塵埃中尋找中子星的證據，”物理學和天文學名譽教授、這一發現背後的團隊成員邁克·巴洛 (Mike Barlow) 告訴 Space.com 。“終于，我們得到了我們一直在尋找的證據。”

中子星如何隱藏4年？

當大質量恒星耗盡其核心核聚變所需的燃料供應時，中子星就會誕生。這切斷了從這些恒星核心流出的向外能量，從而保護它們免于在自身重力作用下坍縮。

當恒星核心塌陷時，巨大的超新星爆炸會撕裂恒星的外層，將它們炸飛。這留下了一顆“死”恒星，其寬度與地球上的平均城市一樣寬，但質量約爲太陽的一到兩倍；恒星最終由中子粒子流體組成，這是宇宙中已知最致密的物質。

然而，中子星內部中子之間發生的量子效應支持中子星免于完全塌縮。這些效應可以防止中子擠在一起。如果恒星核心有足夠的質量，或者中子星在産生後積累了更多的質量，那麽這種所謂的“中子簡並壓力”就可以被克服。這將導致黑洞的誕生（但如果沒有達到質量最小值，則不會發生。）

科學家們相當確定超新星 1987A 中的物體是一顆中子星，但他們不能排除這顆新死亡恒星的可能性，至少我們在 17 萬年前看到的它沒有聚集質量來形成中子星。

“另一種可能性是，墜落的物質可能被吸積到中子星上並導致其塌縮成黑洞。因此，黑洞是一種可能的替代情況，”巴洛說。“然而，墜落物質産生的光譜並不是解釋我們所看到的發射的正確光譜類型。”

這顆新發現的中子星在 37 年來一直沒有被探測到，因爲在它剛剛誕生時，它仍然被超新星爆炸期間噴出的厚厚的氣體和塵埃包圍著，超新星爆炸標志著它的祖星的垂死掙紮。

巴洛說：“超新星在爆炸後的幾年內凝結了大約一半太陽質量的塵埃，這一事實阻礙了探測。”“這些塵埃充當了來自超新星 1987A 中心的遮蔽輻射的屏幕。”

灰塵阻擋紅外光的效果遠遠不如阻擋可見光的效果。因此，爲了看穿這層死亡裹屍布並進入超新星 1987A 的中心，巴洛和同事求助于 JWST 的高靈敏度紅外眼，特別是望遠鏡的中紅外儀器和近紅外光譜儀。

這顆隱藏中子星確鑿的證據與來自超新星 1987A 中心的氩和硫元素的排放有關。這些元素被電離，這意味著它們的原子中失去了電子。巴洛說，這種電離只能由于中子星發出的輻射而發生。

這些排放使研究小組能夠限制曾經隱藏的中子星的亮度或光度。他們確定其亮度約爲太陽亮度的十分之一。

研究小組可能已經確定一顆中子星是由超新星 1987A 誕生的，但這顆中子星的所有謎團尚未解開。

這是因爲作爲確鑿證據的氩和硫的電離可能是由中子星以兩種方式之一引起的。快速旋轉的中子星拖曳並加速到接近光速的帶電粒子風可能與周圍的超新星物質相互作用，導致電離。或者，熱中子星百萬度表面發出的紫外線和X射線可能會將電子從恒星殘骸中心的原子中剝離。

如果前一種情況是正確的，那麽超新星 1987A 中心的中子星實際上是一顆被脈沖星風星雲包圍的脈沖星。脈沖星幾乎是旋轉的中子星。然而，如果後一種情況是這些排放的正確配方，那麽這顆近距離的超新星就會誕生一顆“裸露”或“裸露”的中子星，其表面將直接暴露在太空中。

巴洛表示，通過使用 JWST 的 NIRSpec 儀器對超新星 1987A 的中心進行進一步的紅外觀測，研究人員也許能夠區分裸露的中子星和被脈沖星風星雲覆蓋的中子星。

“我們現在有一個正在收集數據的程序，該程序將以近紅外分辨率的 3 到 4 倍獲取數據，”他總結道。“因此，通過獲得這些新數據，我們也許能夠區分被提出來解釋中子星驅動的發射的兩種模型。”

該團隊的研究成果于周四（2 月 22 日）發表在《科學》雜志上。

（圖片來源：NASA、ESA、CSA 和 C. Fransson（斯德哥爾摩大學）、M. Matsuura（卡迪夫大學）、MJ Barlow（倫敦大學學院）、PJ Kavanagh（梅努斯大學）、J. Larsson（KTH 皇家理工學院）技術））