近日，天文學家透過美國國家航空航天局（NASA）以及兩臺 X 射線望遠鏡相關資料，終於找到存在於超新星 1987A（SN 1987A）中心的中子星。1987 年 2 月 24 日，天文學家目睹了明亮恆星 SN 1987A 的爆炸。從那時起，研究人員一直對其密切監測，以尋找 SN 1987A 從爆炸點向外爆炸時可能被壓扁的核心 —— 中子星。

近日，以《SN 1987A 發出的 X 射線指示脈衝星雲 》為題的預印本論文發表在 arXiv 上，來自義大利巴勒莫大學該研究專案負責人 Emanuele Greco 說：“天文學家 34 年以來為了找到 SN 1987A 隱藏的中子星，一直在不斷尋找恆星碎片。即使有很多想法被證明行不通，但我們堅持認為最新結果可能會有所不同。”

據瞭解，SN 1987A 距離地球 17 萬光年，位於銀河系的小型同伴星系 —— 大麥哲倫星系中。SN 1987A 是天空中研究最多的物體之一，作為近 400 年以來首個肉眼能看見的超新星，它的發現很快引發了天文學家的濃厚興趣。

該專案團隊透過使用各關鍵資料，最終確認了 SN 1987A 的隱性中子星，這些資料資料來自 NASA 錢德拉 X 射線天文臺、NASA 核光譜望遠鏡陣列（NuSTAR）、並結合阿塔卡瑪大型毫米波天線陣（ALMA）進行地面觀測資料確認。

圖丨左圖，爆炸的 SN 1987A 部分殘骸；右圖，SN 1987A 殘骸的中心位置圖示（來源：NASA）

NuSTAR 能夠探測高能 X 射線，研究團隊透過美國宇航局錢德拉（Chandra）和核分光望遠鏡陣列（NuSTAR），發現了 SN 1987A 碎片撞擊到周圍材料中的能量較低的 X 射線，並找到了高能粒子的證據。

對於這種高能 X 射線發射有兩種推測：或者是脈衝星雲，或者透過爆炸的爆炸波將粒子加速為高能的粒子。後一種效應不需要脈衝星，並且會在距爆炸中心更遠的距離發生。當一顆恆星爆炸成為超級新星時，它會在外層轟入太空之前自我坍塌。在核心的壓縮後，它變成稠密的物體，太陽的質量也因為被壓縮而成為直徑約 10 英里的物體。

密集的中子組成了中子星，一些中子星具有很強的磁場並迅速旋轉，從而產生類似於燈塔的光束。天文學家將這些物體稱為 “脈衝星”，它們有時會吹出帶電粒子的風，從而產生脈衝星風星雲。

這項新研究透過在爆炸聲波加速場景的兩個方面爭論，支援了暗示中子星存在的脈衝星雲的想法。一方面，在 2012 年至 2014 年之間，高能 X 射線的亮度沒有變化，而無線電發射卻增加了，這是透過澳大利亞望遠鏡緊湊陣列的檢測發現的，這與爆炸波情景的預期不符。

另一方面，作者預計將花費約 400 年的時間可以時電子加速到最高能量（NuSTAR 資料），這是剩餘星體年齡的 10 倍以上。

圖丨錢德拉 和 NuSTAR 關於 SN 1987A 的影象（來源：arXiv）

2020 年 ALMA 的結果也得到了錢德拉和 NuSTAR 的資料支援，並強力證明了毫米波波段脈衝星雲的結構。儘管有其他解釋，脈衝星狀風雲仍可透過支援中子星存在的最新 X 射線資料來證實。

氣體和塵埃包圍著超新星的核心，透過先進的模擬，科學家們能夠了解這種材料如何吸收不同能量的 X 射線。這種方法還使他們能夠準確地測量不同能量下的 X 射線量。

天文學家指出：“如果這確實是 SN 1987A 中心的脈衝星，它將是有史以來最年輕的脈衝星。” 作者使用最新模擬來了解這種材料如何吸收不同能量的 X 射線，從而能更準確地解釋不同能量下的 X 射線數量，這使沒有遮擋材料的 SN 1987A 中心區域的光譜得以估算出來。

圖丨在不同年份 Chandra 和 NuSTAR 的資料中提取了相應的最佳擬合模型（來源：arXiv）

通常情況下，需要更多的資料來增強脈衝星雲的優勢。在未來的觀測中，無線電波的增加以及相對較高能量的 X 射線的增加將與這一想法背道而馳。另一方面，如果天文學家找到高能 X 射線減少的證據，那麼就能確認脈衝星狀風雲的存在。

該論文的其他作者是同樣來自 INAF-Palermo 的 Barbara Olmi 和 Fabrizio Bocchino，日本理研天體物理大爆炸實驗室的長垣茂茂（Shigehiro Nagataki）和小野正美（Masaomi Ono），日本九州大學的 Akira Dohi 和巴勒莫大學的 Giovanni Peres。據瞭解，相關論文將於本週在《天體物理學期刊》上發表。