NASA的X射线望远镜在宇宙之手中发现怪异特征

• 钱德拉的X射线数据与澳大利亚望远镜紧凑阵列（ATCA）获取的射电数据相结合，揭示了新的结构。
• 图像中心是一个脉冲星，即一颗快速旋转的中子星，它是产生该星云的源头。
• 该系统形成于一颗大质量恒星在其可持续核燃料耗尽后坍缩并爆炸。

2009年，NASA的钱德拉X射线天文台发布了一张引人入胜的图像：一个脉冲星及其形似人手的环绕星云。

此后，天文学家持续利用钱德拉及其他望远镜观测该天体。如今，澳大利亚望远镜紧凑阵列（ATCA）的新射电数据与钱德拉的X射线数据相结合，为这颗爆炸恒星及其环境提供了全新视角，有助于理解其独特性质与形态。

新图像中心是脉冲星B1509-58，这颗直径仅约12英里（19公里）的快速旋转中子星。这个微小天体产生了一个横跨150光年（约900万亿英里）的复杂星云（称为MSH 15-52）。由高能粒子形成的星云在X射线波段呈现酷似人手的形态——手掌伸展，手指向右上方延伸。

当大质量恒星耗尽可持续核燃料时，其大部分物质向内坍缩形成脉冲星。随后的爆炸将恒星外层以超新星形式抛向太空。

该脉冲星每秒旋转近七圈，并拥有约地球磁场15万亿倍的强磁场。快速自转与强磁场使B1509-58成为银河系中最强大的电磁发生器之一，驱动着电子及其他粒子以高能粒子流形式远离脉冲星，从而形成星云。

在这幅新合成的图像中，ATCA射电数据（红色表示）与钱德拉X射线数据（蓝、橙、黄色表示）以及氢气的光学图像（金色）相结合。MSH 15-52中X射线与射电数据的重叠区域显示为紫色。光学图像显示了视场内的恒星及部分超新星残骸——超新星遗迹RCW 89。

ATCA的射电数据如今揭示了与星云磁场方向对齐的复杂丝状结构（补充图像中的短直白线所示）。这些丝状结构可能是脉冲星风粒子流与超新星残骸碰撞的结果。

通过对比射电与X射线数据，研究人员发现两类光源存在关键差异。特别是某些显著的X射线特征（包括图像底部的喷流和顶部三根"手指"的内部区域）在射电波段未被检测到。这表明高能粒子正从脉冲星附近的冲击波（类似超音速飞机的音爆）泄漏，并沿磁力线移动形成手指状结构。

射电数据还显示RCW 89的结构不同于典型年轻超新星遗迹。其大部分射电辐射呈斑块状，与X射线及光学辐射的团块紧密对应，且延伸范围远超X射线辐射区。这些特征均支持RCW 89正与邻近稠密氢气云碰撞的观点。

然而研究人员尚未完全理解数据揭示的所有现象。一个令人困惑的区域是图像右上角X射线辐射的锐利边界（图中标记特征），该边界疑似超新星的爆炸波。对于RCW 89这类年轻超新星遗迹，爆炸波通常在射电波段明亮可见，因此在X射线边界处缺乏射电信号令研究者惊讶。

MSH 15-52与RCW 89展现出许多其他年轻源中未见的独特特征。但关于这些结构的形成与演化仍存在诸多未解之谜。需进一步研究以更好理解脉冲星风与超新星残骸间复杂的相互作用。

由香港大学张书萌领导，香港大学吴承彦及意大利国家天体物理研究所Niccolo' Bucciantini共同撰写的相关论文已发表于《天体物理学杂志》。

NASA阿拉巴马州亨茨维尔马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉项目。史密森天体物理天文台的钱德拉X射线中心从马萨诸塞州剑桥市控制科学运行，从马萨诸塞州伯灵顿市控制飞行任务。