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巨型恆星的詭異“幽靈”:大質量恆星爆炸性死亡後的遺留問題

巨型恆星的詭異“幽靈”:大質量恆星爆炸性死亡後的遺留問題

2022-11-01 Comments 0 Comment

在有關維拉超新星殘餘物的這張復雜的圖片中,你看到了什麼?詭異的蜘蛛網,神奇的龍,還是飄渺的鬼魂軌跡?這幅美麗的彩色圖像顯示了一顆巨大的恆星在經歷了一場宇宙大災難之後的幽靈般的殘骸。它是由歐洲南方天文台(ESO)位於智利的帕拉納爾(Paranal)的VLT巡天望遠鏡拍攝的,細節非常豐富。

一顆大質量的恆星在大約1.1萬年前的一次強大爆炸中結束了自己的生命,它所留下的只是這個由粉色和橙色雲層組成的飄渺結構。當大質量恆星到達其生命的終點時,它們通常會在一次被稱為超新星的爆發中轟然坍塌。這些巨大的宇宙爆炸引起的衝擊波穿過周圍的氣體,將其壓縮並形成複雜的線狀結構。所釋放的能量加熱了氣體卷鬚,使它們發出耀眼的光芒,就像在這張圖片中看到的那樣。

Vela-Supernova-Remnant-VLT-Survey-Telescope.jpg

通過這12個亮點深入了解維拉超新星遺蹟的細節,每一個亮點都展示了美麗的粉色和橙色氣態雲的不同錯綜複雜的部分,以及前景和背景中明亮的星星。資料來源:ESO/VPHAS+團隊

在這張5.54億像素的圖像中,我們得到了維拉超新星殘餘物的極其詳細的視圖,它是以南部的風帆座命名的,整個圖像的範圍中可以裝下九個完整的月亮,而整個雲層甚至更大。這個戲劇性的超新星遺跡是離我們最近的超新星之一,離地球只有800光年的距離。

當它爆炸的時候,原生星的最外層被噴射到周圍的氣體中,產生了我們在這裡觀察到的壯觀的絲狀物。這顆恆星剩下的是一個超密集的球,其中的質子和電子被迫一起變成中子–一個中子星。維拉殘餘物中的中子星,位於本圖左上方的稍外側,恰好是一顆脈衝星,它以每秒超過10次的驚人速度在自己的軸上旋轉。

Vela-Supernova-Remnant-Highlights-scaled.jpg

這張圖片顯示了從望遠鏡捕獲的原始數據到令人驚嘆的天文圖片的過程,顯示了VLT巡天望遠鏡(VST)看到的維拉超新星遺跡。

探測器記錄瞭望遠鏡收集的光線。OmegaCAM,連接到VST的相機,有一個32個探測器的陣列,覆蓋一個大視野。

原始圖像包含人工痕跡和儀器特徵,如死像素、陰影或探測器之間的亮度變化。在圖像可以用於科學目的之前,這些都需要被糾正。

天文學家使用校準數據來糾正這些影響。這個從原始數據到科學可用數據的過程被稱為”數據還原”。

當一個天文物體大於視場時,人們需要將不同的圖像拼接在一起,通常稱為馬賽克。這也使我們能夠填補探測器之間的空白。

由於月相的變化和其他影響,背景的亮度在馬賽克的不同部分之間會有所不同,尤其是在不同的夜晚觀察到的時候。例如,圖像4的左上角比圖像的其他部分更暗。通過比較不同圖像之間的重疊區域,這可以得到糾正。

鑲嵌後的圖像經過目視檢查,任何殘留的假像都被糾正。這包括,例如相鄰圖像之間不完美的接縫。

天文探測器並不捕捉彩色圖像。相反,幾個圖像是通過過濾器分別拍攝的,這些過濾器會讓不同波長的光通過。然後這些圖像被賦予不同的顏色,並合併成最終的彩色圖像。

VST-圖像處理-工作流-scaled.jpg

這張圖片是用VLT巡天望遠鏡(VST)的寬視場相機OmegaCAM拍攝的馬賽克,該望遠鏡位於智利的歐空局Paranal天文台。這台2.68億像素的相機可以通過幾個濾鏡拍攝圖像,讓不同顏色的光線通過。在維拉殘餘物的這一特定圖像中,使用了四種不同的濾光片,這裡用洋紅色、藍色、綠色和紅色的組合來表示。

VST由意大利國家天體物理研究所(INAF)擁有,它擁有2.6米的主鏡,是專門用於測量可見光夜空的最大望遠鏡之一。這張圖片就是這樣一個調查的例子:南銀河系平面和凸起的VST測光哈調查(VPHAS+)。七年多來,這項調查繪製了我們銀河系的相當一部分地圖,使天文學家能夠更好地了解恆星是如何形成、演變和最終死亡的。

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