NASA 的James Webb 太空望遠鏡捕捉到了一顆遠古超新星的紅外光回波，揭示了星際塵埃和氣體前所未有的三維細節。恆星之間的空間充滿了氣體和塵埃，它們的密度有高有低，除非被光照到，否則常常會被遮擋住。

韋伯拍攝的超新星光回波紅外線影像揭示了星際物質內部的詳細結構，類似於宇宙CT掃描，揭示了空間的隱藏框架。 資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Jacob Jencson（加州理工學院/IPAC）

在仙后座，一顆超新星的閃光就像一盞宇宙聚光燈，照亮了這些星際物質。 美國國家航空暨太空總署（NASA）的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）揭示了令人驚嘆的新細節，包括可能由磁場形成的錯綜複雜的結、片和雲。

很久以前，一顆大質量恆星的內核發生坍塌，釋放的衝擊波撕裂了恆星，將其撕成碎片。 當衝擊波到達恆星表面時，爆發出強烈的X 射線和紫外線，向太空發出強大的脈衝。 350 年後的今天，這束光終於到達了星際物質，照亮了它，溫暖了它，並使它發出柔和的紅外光。

美國國家航空暨太空總署的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡捕捉到了這種紅外光的驚人細節，揭示了類似木紋的節疤和輪廓的複雜圖案。 透過這些觀測，天文學家首次繪製出星際塵埃和氣體（即星際介質）的真實三維結構圖。

科學計畫首席研究員、位於帕薩迪納的加州理工學院/IPAC的雅各布-詹克森（Jacob Jencson）說：”看到這種程度的細節，我們感到非常震驚。”

小組成員、巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的喬希-皮克（Josh Peek）補充說：”我們看到的層次就像洋蔥。”我們認為，我們看到的每一個高密度塵埃區域，以及我們沒有看到的大多數區域，內部都是這樣的。 只是我們以前從未能夠觀察到它們的內在。 “

這段延時影片使用了美國太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（NASA’s James Webb Space Telescope）的數據，重點展示了超新星殘留物仙后座A 附近的一個光回波的演變過程。光回波是恆星爆炸或爆發時產生的，它將光線閃爍到周圍的星際塵埃團塊中，使它們閃耀出不斷擴大的圖案。 韋伯望遠鏡精湛的分辨率不僅能顯示出這些光回波中令人難以置信的細節，還能顯示出它們在短短幾週內的擴張情況–考慮到大多數宇宙目標在人的一生中都不會發生變化，這是一個非常短的時間尺度。 資料來源：NASA、ESA、CSA、STSCI、Jacob Jencson（加州理工學院/IPAC）、Joseph DePasquale（STSCI）韋伯的啟示

研究小組在馬裡蘭州國家港舉行的美國天文學會第245 次會議的新聞發布會上介紹了他們的發現。

“即使恆星消亡，它的光芒仍在宇宙中迴盪。 自從美國國家航空航天局（NASA）發射詹姆斯-韋伯太空望遠鏡以來，已經過去了非同尋常的三年。 每一幅圖像，每一項發現，不僅展示了宇宙的壯麗，也展示了NASA團隊的力量和國際合作的前景。 “美國國家航空暨太空總署長比爾-納爾遜說：「這項開創性的任務是美國國家航空暨太空總署最大的國際太空科學合作，是美國國家航空暨太空總署的智慧、團隊精神和追求卓越的真實寫照。能夠監督這項不朽的工作是我們的榮幸，它是由全球數以千計的科學家和工程師孜孜不倦的奉獻所鑄就的。的鑰匙孔，一項將激勵後世的使命。

這些閃閃發光的宇宙幕布顯示的是星際氣體和塵埃，它們被很久以前一顆超新星的閃光彈爆炸加熱。 這些氣體隨後發出紅外光，這就是所謂的熱光回波。 當超新星的光照以光速在太空中傳播時，迴音似乎在擴大。 美國太空總署的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡在超新星遺跡仙后座A附近三次觀測到了這種光回波，實質上是對星際物質進行了三維掃描。 資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Jacob Jencson（加州理工學院/IPAC）

韋伯的NIRCam（近紅外線相機）拍攝的圖像突顯了一種被稱為光回波的現象。 光回波是恆星爆炸或爆發時產生的，它將光線閃爍到周圍的塵埃團中，使它們閃耀出不斷擴大的圖案。 可見光波長的光回波（例如在恆星V838 Monocerotis周圍看到的光回波）是由於星際物質反射的光所造成的。 相較之下，紅外線波長的光回波是塵埃被高能量輻射加熱後發光造成的。

研究人員的目標是美國國家航空暨太空總署（NASA）退役的史匹哲太空望遠鏡先前觀測到的光回波。 它是在仙后座A 超新星殘骸–爆炸恆星的殘骸–附近看到的數十個光回波之一。 光迴音來自仙后座A後方的無關物質，而不是恆星爆炸時噴射出來的物質。

這張超新星殘餘仙后座A 周圍區域的背景圖片是美國太空總署史匹哲太空望遠鏡於2008 年發布的。研究人員利用史匹哲望遠鏡在三年內拍攝了該區域的多幅影像，得以研究大量的光回波。現在，美國太空總署的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）對其中一些光回波進行了更詳細的成像。右下方的插圖顯示的是韋伯觀測的一個時間段，而左邊的插圖顯示的是2023年發布的超新星中央殘餘物的韋伯圖像。資料來源：NASA，ESA，CSA，STScI

韋伯影像中最明顯的特徵是緊密的片狀結構。 這些絲狀結構的尺度非常小，大約只有400個天文單位，或者說不到光年的百分之一。 (天文單位，即AU，是地球與太陽的平均距離。 海王星的軌道直徑為60 AU）。

皮克說：”我們不知道星際介質有這麼小尺度的結構，更不知道它是片狀的。”

這些片狀結構可能受到星際磁場的影響。 影像也顯示了類似木紋結的密集、緊密纏繞區域。 這些可能代表了嵌在星際介質中更為精簡的磁場中的磁性”島嶼”。

科學小組成員、太空望遠鏡科學研究所的Armin Rest 解釋說：”這相當於醫學CT 掃描。我們有三張在三個不同時間拍攝的切片，這將使我們能夠研究真正的三維結構。 這將徹底改變我們研究星際介質的方式。

韋伯望遠鏡的NIRCam 儀器拍攝的仙后座A 附近的光回波影像，並附有羅盤箭頭、比例尺和顏色鍵供參考。 向北和向東的羅盤箭頭表示影像在天空中的方位。

刻度條標註的單位是光年，也就是光在一個地球年中傳播的距離。 (光在一年內走過的距離等於光柱的長度）。 一光年約等於5.88 兆英里或9.46 兆公里。這張影像顯示的是看不見的近紅外光波長，這些波長已被轉換成可見光的顏色。 色鍵顯示了收集這些光線時使用了哪些NIRCam 濾光片。 每個濾光片名稱的顏色是用來表示通過該濾光片的紅外光的可見光顏色。

研究小組的科學計畫還包括利用韋伯望遠鏡的MIRI （中紅外線儀器）進行光譜觀測。 他們計劃多次瞄準光回波，間隔數週或數月，觀察光回波經過時的變化。

詹克森說：”我們可以在同一片塵埃被回波照射之前、期間和之後對其進行觀測，並試圖尋找分子組成或狀態的任何變化，包括一些分子甚至最小的塵埃顆粒是否被破壞。”

紅外光回波也是極為罕見的，因為它們需要特定類型的超新星爆炸產生的短脈衝高能量輻射。 美國太空總署即將推出的南希-格蕾絲羅曼太空望遠鏡將對銀河系平面進行勘測，可能會發現更多紅外線回波的證據，供韋伯望遠鏡進行詳細研究。

詹姆斯-韋伯太空望遠鏡是有史以來最先進的太空科學觀測站，旨在揭開太陽系的秘密，探索遙遠的系外行星，研究宇宙的起源和結構。 作為美國國家航空暨太空總署（NASA）、歐洲太空總署（ESA）和加拿大太空總署（CSA）之間的合作項目，韋伯代表了全球為擴大人類對宇宙的認識而做出的努力。

編譯自/ scitechdaily