美国宇航局的IXPE解开了历史上第谷超新星的奥秘

一个国际科学家团队发现了有关450年前发现爆炸的恒星遗骸的新信息。这些结果为泰坦尼克号恒星爆炸（称为超新星）产生的冲击波条件如何将粒子加速到接近光速提供了新的线索。

超新星遗迹被称为第谷，以丹麦天文学家第谷·布拉赫的名字命名，他在1572年注意到仙后座中这颗新“恒星”的明亮光芒。在这项新研究中，天文学家使用美国宇航局的成像X射线偏振探测器（IXPE）来研究来自第谷超新星遗迹的偏振X射线。

IXPE首次揭示了靠近冲击波的磁场几何形状，冲击波仍在从最初的爆炸中传播，并在喷射材料周围形成边界。了解磁场的几何形状使科学家能够进一步研究粒子如何在那里加速。

“作为所谓的历史超新星之一，第谷过去曾被人类观测到，并产生了持久的社会甚至艺术影响，”罗马意大利国家天体物理研究所的研究员里卡尔多·费拉佐利博士说，该研究所与美国宇航局合作执行IXPE任务。“在它首次出现在天空中450年后，来到这里，再次用新的眼光看到这个物体并从中学习，这真是令人兴奋。Ferrazzoli是新发表的第谷研究结果的主要作者，该发现发表在最新一期的《天体物理学杂志》上。

测量X射线偏振告诉科学家构成来自第谷等高能源的X射线的光波磁场的平均方向和顺序。偏振X射线是由电子在磁场中移动的过程产生的，这个过程称为“同步加速器发射”。来自X射线的偏振方向可以映射回产生X射线的位置的磁场方向。这些信息有助于科学家解决天体物理学中的一些最大问题，例如第谷和其他物体如何比地球上最强大的粒子加速器加速粒子更接近光速。

“超新星遗迹成为巨型粒子加速器的过程涉及秩序与混沌之间的微妙舞蹈，”马萨诸塞州剑桥哈佛大学天体物理中心的高级天体物理学家Patrick Slane说。“需要强而湍流的磁场，但IXPE向我们表明，也涉及大规模的均匀性或相干性，一直延伸到加速发生的地点。

在数十年的运行中，美国宇航局的钱德拉X射线天文台多次观测第谷超新星遗迹，帮助研究人员对这一迷人的地层做出具有里程碑意义的发现。凭借其识别和跟踪偏振X射线的能力，IXPE建立在钱德拉奠定的基础之上。来自IXPE的信息使科学家能够更好地了解宇宙射线，渗透到我们银河系的高能粒子被超新星遗迹加速的过程。

IXPE帮助绘制了第谷磁场的形状，具有前所未有的清晰度和规模。虽然以前的天文台已经用无线电波观察了第谷的磁场，但IXPE在小于一秒差距或大约3.26光年的尺度上测量了场的形状 - 就人类经验而言，这是一个巨大的尺寸，但最接近的研究人员已经观察到这些遥远现象之一发出的高能量“宇宙射线”的来源。当科学家探索粒子在初始爆炸的冲击波之后如何加速时，这些信息很有价值。

研究人员还记录了IXPE在第谷和仙后座A超新星遗迹的发现之间的相似之处和令人惊讶的差异，这是早期的研究对象。两个超新星遗迹中磁场的总体方向似乎是径向的，沿着向外延伸的方向延伸。但第谷产生的X射线偏振程度比仙后座A高得多，这表明它可能拥有更有序，更少湍流的磁场。

第谷超新星被归类为Ia型，当双星系统中的一颗白矮星撕碎它的伴星，捕获其部分质量并引发剧烈爆炸时，就会发生这种情况。白矮星的消失使碎片以极快的速度冲入太空。这些事件通常被认为是太空中发现的大多数银河宇宙射线的来源，包括那些不断轰击地球大气层的射线。

第谷超新星爆炸本身释放的能量相当于太阳在10亿年中释放的能量。这种光彩使第谷超新星在1572年地球上肉眼可见，当时布拉赫和其他观星者发现了它，可能包括8岁的威廉莎士比亚，他将继续在17世纪初的“哈姆雷特”的早期段落中描述它。

IXPE是美国宇航局和意大利航天局与12个国家的合作伙伴和科学合作者之间的合作。IXPE由位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心领导。Ball Aerospace总部位于科罗拉多州布鲁姆菲尔德，与科罗拉多大学博尔德的大气和空间物理实验室一起管理航天器运营。