美國國家航空暨太空總署的 IXPE（X 射線偏振成像探測器）望遠鏡首次捕捉到了超新星殘餘物 SN 1006 的偏振 X 射線影像。這項新成果拓展了科學家對磁場與恆星爆炸產生的高能量粒子流之間關係的理解。

這幅超新星殘餘物 SN 1006 的新圖像結合了 NASA 的成像 X 射線偏振探測器和 NASA 的錢德拉 X 射線天文台的數據。紅色、綠色和藍色元素分別反映了錢德拉探測到的低能量、中能和高能量 X 射線。左上角紫色顯示的是測量 X 射線光偏振的 IXPE 數據，另外還有代表殘餘物磁場向外移動的線條。資料來源：X射線： NASA/CXC/SAO（錢德拉）；NASA/MSFC/南京大學/P. Zhou et al. (IXPE); IR: NASA/JPL/CalTech/Spitzer; Image Processing： NASA/CXC /SAO/J.Schmidt

“磁場極難測量，但IXPE為我們提供了一種探測磁場的有效方法，”南京大學天文物理學家、發表在《天文物理學報》上的一篇新論文的第一作者周平博士說。 “現在我們可以看到，SN 1006的磁場是湍流的，但也呈現出有組織的方向。 “

SN 1006 位於距離地球約6500 光年的狼牙座，是一次巨型爆炸後的殘骸，這次爆炸可能是兩顆白矮星合併時發生的，也可能是一顆白矮星從伴星中吸取了過多的質量。最初是在公元 1006 年春天被中國、日本、歐洲和阿拉伯世界的觀測者發現的，它的光至少有三年是肉眼可見的。現代天文學家仍然認為它是有史以來最亮的恆星事件。

自現代觀測開始以來，研究人員已經發現了這個殘餘物奇特的雙重結構，與其他圓形超新星殘餘物明顯不同。在 X 射線和伽馬射線波段中，它還可以識別出明亮的”肢體”或邊緣。

位於阿拉巴馬州亨茨維爾的美國太空總署馬歇爾太空飛行中心的大學太空研究協會研究員道格拉斯-斯沃茨（Douglas Swartz）說：”由於IXPE 將X 射線偏振靈敏度與空間分辨發射區域的能力結合在一起，因此像SN 1006 這樣的近距離X 射線亮超新星殘留物非常適合IXPE 測量。這種綜合能力對於定位宇宙射線加速點至關重要。 “

先前對SN 1006的X射線觀測首次證明了超新星殘骸可以從根本上加速電子，並幫助確定了爆炸恆星周圍迅速膨脹的星雲是高能宇宙射線的誕生地，而高能宇宙射線可以以接近光速的速度傳播。

科學家推測，SN 1006 的獨特結構與它的磁場方向有關，並推斷東北和西南方向的超新星爆炸波與磁場方向一致，能更有效地加速高能粒子。

論文共同作者、香港大學高能天文物理學家楊毅中博士說，IXPE 的新發現有助於驗證和澄清這些理論。

楊博士說：”我們透過光譜偏振分析獲得的偏振特性與其他方法和X射線天文台的結果非常吻合，這凸顯了IXPE的可靠性和強大功能。我們第一次能夠以更高的細節和精度繪製出超新星殘餘物在更高能量下的磁場結構圖–這使我們能夠更好地理解驅動這些粒子加速的過程。 “

研究人員說，這些結果證明了磁場與殘餘物高能量粒子外流之間的關聯。根據 IXPE 的研究結果，SN 1006 外殼中的磁場有些雜亂無章，但仍有優先方向。當原始爆炸產生的衝擊波穿過周圍氣體時，磁場會隨著衝擊波的運動而排列。帶電粒子被爆炸原點周圍的磁場困住，並在那裡迅速獲得加速。這些加速的高能量粒子反過來又傳遞能量，使磁場保持強大和湍動。

自 2021 年 12 月發射以來，IXPE 已經觀測到三顆超新星殘骸–仙后座 A、第谷和現在的 SN 1006，幫助科學家更全面地了解這些現象周圍磁場的起源和過程。

科學家驚訝地發現，SN 1006 比其他兩顆超新星殘骸的極化程度更高，但三顆超新星殘骸都顯示出磁場的方向，即從爆炸中心向外指向。隨著研究人員繼續探索 IXPE 數據，他們正在重新定位他們對粒子如何在類似這些極端天體中加速的理解。

編譯來源：ScitechDaily