超新星鑑證:用XRISM 揭開N132D 的光譜之謎
XRISM首次拍攝到超新星殘餘物N132D的高解析度光譜,讓我們對恆星爆炸後的化學和物理特性有了前所未有的深入了解,從而加深了我們對宇宙元素構成的認識。
XRISM的”決心”(Resolve)儀器捕獲了大麥哲倫星雲中超新星殘餘物N132D的數據,為該天體繪製了有史以來最詳細的X射線光譜。光譜顯示了與矽、硫、氬、鈣和鐵有關的峰值。插圖是XRISM 的Xtend 儀器拍攝的N132D 影像。資料來源:JAXA/NASA/XRISM Resolve 和Xtend
這張圖像是日本宇宙航空研究開發機構XRISM 任務上的”決心”儀器首次拍攝的高解析度能譜。它顯示了在附近的大麥哲倫雲中一顆大質量恆星爆炸後的殘骸中產生的X 射線能量,這顆恆星爆炸後產生了一個名為N132D 的”超新星殘骸”。像這樣的光譜將使科學家能夠以前所未有的靈敏度和精確度測量X 射線發射氣體的溫度和運動。
光譜顯示了N132D 中存在哪些化學元素。XRISM 可以透過測量每種元素發射的X 射線光的特定能量(圖中x 軸上的”keV”指的是千電子伏特,一種能量單位)來識別每種元素。XRISM 的”能量解析度”(分辨不同能量的X 射線光的能力)令人難以置信。淡淡的灰色線條顯示的是來自日本宇宙航空研究開發機構的”鈴作”X 射線望遠鏡上的XIS 儀器(資料來源)的相同光譜。在該光譜顯示的能量範圍內,XRISM 的能量解析度高出40 倍以上。
這張元素週期表描述了每種元素在地球上的主要來源。在兩種來源貢獻相當的情況下,兩種來源都會出現。資料來源:美國太空總署戈達德太空飛行中心
這種能量範圍使科學家們能夠區分矽(Si)、硫(S)、氬(Ar)、鈣(Ca)和鐵(Fe)等元素–這些元素只有在超新星爆炸中才會產生(見上圖)。XRISM 可以幫助我們測量它們的豐度和速度。它還能讓我們繪製出超新星殘骸與其周圍環境相互作用所導致的化學元素運動和分佈的三維地圖。這為我們提供了有關產生超新星殘餘物的爆炸性質以及元素分佈的線索,而這些元素最終構成了我們所知的地球和生命的組成部分。
透過該光譜,XRISM 將以前無法區分的硫和鐵尖峰分離出來,並成功地探測到矽和鈣尖峰,其清晰度超過以往任何時候。令人難以置信的銳利光譜與XRISM 的Xtend 儀器同時拍攝的相同超新星殘餘物的右上方影像相得益彰。
編譯來源:ScitechDaily