臺北市立天文科學教育館

近40年前的1987年2月，在大麥哲倫星系（一個距離地球約160,000光年的矮星系）中，一顆大質量恆星死亡引發了超新星爆炸，被記錄為超新星1987A（SN 1987A）。其亮度在同年5月達到頂峰，並且肉眼可見。在過去的幾十年中，天文學家利用從X射線到無線電波的望遠鏡對這個超新星殘骸進行了研究。理論預測這顆恆星的爆炸應該產生出一個中子星或黑洞，但長期以來一直在尋找這顆緻密天體的證據都沒有成功，因為超新星爆炸後形成的塵埃遮蔽了其中心。如今，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）的新觀測提供了第一個確定性證據，顯示出可能是中子星的存在。這是迄今為止對檢測到可能是年輕中子星的高能輻射最佳證據。這些發現已發表在《科學》期刊上（Fransson et al. 2024）。

圖說：韋伯太空望遠鏡對於超新星爆炸SN 1987A的觀測。左側是2023年公佈的近紅外影像。右上方的圖像顯示了負二價的氬離子（氬II）的輻射影像。右下方的圖像顯示了負五價的氬離子（失去5個電子的氬原子）影像。這都顯示了超新星遺跡中心存在著高能輻射的來源，很可能是一顆中子星。Credits: NASA, ESA, CSA, STScI, Claes Fransson (Stockholm University), Mikako Matsuura (Cardiff University), M. Barlow (UCL), Patrick Kavanagh (Maynooth University), Josefin Larsson (KTH)

SN 1987A是一顆由高質量恆星核心坍縮所造成的超新星爆炸，理論上其核心的高密度殘骸形成了中子星或黑洞。天文學家一直在尋找對於這樣的緻密天體尋找的直接證據，過去幾年中已經找到了關於超新星殘骸中心存在中子星的間接證據，也對於較老的超新星遺跡（如蟹狀星雲）的觀測證實了中子星存在。然而直到現在，尚未觀察到SN 1987A，或任何其他類似最近的超新星爆炸後的中子星的直接證據，這是第一次檢測到可能是年輕中子星的高能輻射。

SN 1987A是韋伯望遠鏡自2022年來觀測的首批天體之一。光譜分析顯示，SN 1987A中心位置周圍出現了一個強烈的負五價的氬離子訊號（失去5個電子的氬原子）。這些離子的產生需要高能光子激發，而這些高能光子必須來自某個地方，經天文學家討論結果，只有少數情景是可能的，所有這些情景都指向新生的中子星，證明中子星存在於37年前觀測到的超新星1987A的中心。研究團隊正在規劃及行更多的觀測，包括韋伯太空望遠鏡和地面望遠鏡。研究團隊希望能更清楚地解釋SN 1987A殘骸中心發生的確切情況。這些觀測將有望促進更詳細模型的發展，最終使天文學家們能夠更好地理解不僅僅是SN 1987A，而是所有核心坍縮超新星的情況。（編譯／段皓元）

資料來源：WEBB Science Releases