近日，天文学家通过美国国家航空航天局（NASA）以及两台 X 射线望远镜相关数据，终于找到存在于超新星 1987A（SN 1987A）中心的中子星。1987 年 2 月 24 日，天文学家目睹了明亮恒星 SN 1987A 的爆炸。从那时起，研究人员一直对其密切监测，以寻找 SN 1987A 从爆炸点向外爆炸时可能被压扁的核心 —— 中子星。
近日，以《SN 1987A 发出的 X 射线指示脉冲星云 》为题的预印本论文发表在 arXiv 上，来自意大利巴勒莫大学该研究项目负责人 Emanuele Greco 说：“天文学家 34 年以来为了找到 SN 1987A 隐藏的中子星，一直在不断寻找恒星碎片。即使有很多想法被证明行不通，但我们坚持认为最新结果可能会有所不同。”
据了解，SN 1987A 距离地球 17 万光年，位于银河系的小型同伴星系 —— 大麦哲伦星系中。SN 1987A 是天空中研究最多的物体之一，作为近 400 年以来首个肉眼能看见的超新星，它的发现很快引发了天文学家的浓厚兴趣。
该项目团队通过使用各关键数据，最终确认了 SN 1987A 的隐性中子星，这些数据资料来自 NASA 钱德拉 X 射线天文台、NASA 核光谱望远镜阵列（NuSTAR）、并结合阿塔卡玛大型毫米波天线阵（ALMA）进行地面观测数据确认。
NuSTAR 能够探测高能 X 射线，研究团队通过美国宇航局钱德拉（Chandra）和核分光望远镜阵列（NuSTAR），发现了 SN 1987A 碎片撞击到周围材料中的能量较低的 X 射线，并找到了高能粒子的证据。
对于这种高能 X 射线发射有两种推测：或者是脉冲星云，或者通过爆炸的爆炸波将粒子加速为高能的粒子。后一种效应不需要脉冲星，并且会在距爆炸中心更远的距离发生。当一颗恒星爆炸成为超级新星时，它会在外层轰入太空之前自我坍塌。在核心的压缩后，它变成稠密的物体，太阳的质量也因为被压缩而成为直径约 10 英里的物体。
密集的中子组成了中子星，一些中子星具有很强的磁场并迅速旋转，从而产生类似于灯塔的光束。天文学家将这些物体称为 “脉冲星”，它们有时会吹出带电粒子的风，从而产生脉冲星风星云。
图丨 NASA 的核能光谱望远镜阵列（以蓝色显示）和钱德拉 X 射线天文台（以红色显示）对高能环境进行了成像，后者具有更高的分辨率（来源：NASA / CXC）
这项新研究通过在爆炸声波加速场景的两个方面争论，支持了暗示中子星存在的脉冲星云的想法。一方面，在 2012 年至 2014 年之间，高能 X 射线的亮度没有变化，而无线电发射却增加了，这是通过澳大利亚望远镜紧凑阵列的检测发现的，这与爆炸波情景的预期不符。
另一方面，作者预计将花费约 400 年的时间可以时电子加速到最高能量（NuSTAR 数据），这是剩余星体年龄的 10 倍以上。
“天文学家想知道是否没有足够的时间来形成脉冲星，或者是 SN 1987A 造成了黑洞，” 来自巴勒莫大学的 Marco Miceli 说。“几十年来，这一直是一个谜，我们很高兴将新信息带到桌面上，并取得如此成果。”
2020 年 ALMA 的结果也得到了钱德拉和 NuSTAR 的数据支持，并强力证明了毫米波波段脉冲星云的结构。尽管有其他解释，脉冲星状风云仍可通过支持中子星存在的最新 X 射线数据来证实。
气体和尘埃包围着超新星的核心，通过先进的模拟，科学家们能够了解这种材料如何吸收不同能量的 X 射线。这种方法还使他们能够准确地测量不同能量下的 X 射线量。
天文学家指出：“如果这确实是 SN 1987A 中心的脉冲星，它将是有史以来最年轻的脉冲星。” 作者使用最新模拟来了解这种材料如何吸收不同能量的 X 射线，从而能更准确地解释不同能量下的 X 射线数量，这使没有遮挡材料的 SN 1987A 中心区域的光谱得以估算出来。
通常情况下，需要更多的数据来增强脉冲星云的优势。在未来的观测中，无线电波的增加以及相对较高能量的 X 射线的增加将与这一想法背道而驰。另一方面，如果天文学家找到高能 X 射线减少的证据，那么就能确认脉冲星状风云的存在。
该论文的其他作者是同样来自 INAF-Palermo 的 Barbara Olmi 和 Fabrizio Bocchino，日本理研天体物理大爆炸实验室的长垣茂茂（Shigehiro Nagataki）和小野正美（Masaomi Ono），日本九州大学的 Akira Dohi 和巴勒莫大学的 Giovanni Peres。据了解，相关论文将于本周在《天体物理学期刊》上发表。
