X射线眼中的宇宙——钱德拉x射线天文台25周年

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主译：遠山真理

校译：余路汉

审阅：牧夫天文校对组

美编：余家劲

后台：李子琦

https://www.chandra.si.edu/photo/2024/25th/

https://sorae.info/space/20240726-chandra-25th.html

https://sorae.info/astronomy/20240731-jupiter-aurora-chandra-25th.html

https://sorae.info/astronomy/20240802-ngc6334-chandra-25th.html

https://sorae.info/astronomy/20240728-crab-nebula-chandra-25th.html

钱德拉望远镜于1999年7月23日由哥伦比亚号航天飞机执行的STS-93任务发射，并在同一天从哥伦比亚的货舱中释放出来。释放后的钱德拉通过其携带的惯性上段火箭（IUS）被送入远地点高度约14万公里的椭圆轨道。最初计划运作5年，然而在距离发射已经过去了四分之一个世纪的今天，钱德拉仍在继续运作。

图1. 在哥伦比亚号航天飞机STS-93任务中放出货物舱的钱德拉望远镜（图源：NASA）

近日，NASA发布了25张由钱德拉望远镜新拍摄的照片来庆祝它的25岁生日。众所周知，X射线是人类肉眼看不见的电磁波。因此，利用钱德拉观测数据制作的图像会根据X射线能量的强度进行着色，或者与其他望远镜在可见光或红外线等波长下捕捉的天体图像相结合来制作。

这次公开的纪念图像也是通过这种方式制作的，包括了观察到极光的木星（JUPITER）、蟹状星云（CRAB NEBULA）、银河系中心（GALACTIC CENTER）、半人马座A（CENTAURUS A）、以及看起来像手的脉冲风星云（MSH 15-52）等星云和银河的观测数据。

图2. 庆祝钱德拉25岁生日的25张新照片。（图源：NASA/SAO/CXC）

下面我们来仔细鉴赏一下其中的几幅。

这是通过X射线和红外线观测到的木星的样子。钱德拉望远镜捕捉到的X射线观测数据显示为紫色，哈勃空间望远镜捕捉到的红外线观测数据显示为红绿蓝合成色。在哈勃清晰捕捉到的木星周围，钱德拉捕捉到的X射线显示为紫色的不规则团块。

仔细观察，还可以看到木星的北极和南极周围也有紫色的带状物。据运作钱德拉的史密森天体物理观测所的钱德拉X射线中心（CXC）介绍，这是木星的极光，X射线是由高能粒子与木星大气中的气体碰撞产生的。

2024年5月，由于太阳活动引发的地球低纬度极光成为热门话题，而木星的极光能量是地球极光的数百倍，属于极其强大的现象。

这是位于天蝎座方向约4370光年处的发射星云“NGC 6334”。在这张图片中可能不太容易看出，由于其形状让人联想到猫的前爪，被亲切地称为“猫爪星云”。

发射星云是由年轻大质量恒星放射的紫外线电离的氢气体发光形成的星云，也被称为HII区。这类区域是恒星形成区，恒星在其中利用气体和尘埃作为材料诞生，因此也被称为“恒星的摇篮”。同样的，钱德拉的观测数据被着色为紫色，显示出了这是年轻恒星群存在的地方。智利拉西拉天文台的MPG/ESO 2.2米望远镜的观测数据以及NASA在2020年1月前运行的红外线空间望远镜“斯皮策”的观测数据则呈现为红绿蓝合成色。

这是位于金牛座方向约6500光年处的超新星遗迹“蟹状星云”。超新星遗迹是指在质量超过太阳8倍的大质量恒星发生超新星爆炸后所观测到的天体。爆炸的冲击波扩散并加热周围的气体，从而释放出可见光和X射线等电磁波。

蟹状星云由英国的约翰·贝维斯于1731年发现。在18世纪，法国天文学家夏尔·梅西耶编纂了星云和星团的“梅西耶星表”，其中“梅西耶1号（Messier 1，M1）”作为第一项记录在内。20世纪初，人们发现其与1054年观测到的超新星有关联，并认为其是该超新星的遗迹。

钱德拉的X射线数据在这张图中显示为蓝紫色和白色。此外，图片还使用了X射线偏振观测卫星“IXPE”捕捉的X射线观测数据（紫色）和哈勃空间望远镜捕捉的光学观测数据（红、绿、蓝）。

用X射线观测到的蟹状星云与可见光下时的样子不同，其结构包括围绕中心脉冲星“蟹状星云脉冲星”（※）的盘状物质及从中心喷出的喷流。当从脉冲星喷出的脉冲星风（接近光速的电子和正电子流）撞击超新星遗迹时，会形成冲击波，并释放出X射线和无线电波等电磁波。通过捕捉这些电磁波，可以观测到被称为脉冲星星云或脉冲星风星云的结构。

※脉冲星是一种中子星，因周期性地释放出电磁波而得名。这种电磁波的放射方向随着中子星的快速自转而周期性变化，使得地球上的观测者看到的电磁波呈现为脉冲的形式。

其实，钱德拉对蟹状星云已经进行了长时间的跟踪观测，这张动图显示了蟹状星云在2000年到2022年间的变化。

责任编辑：甘林

牧夫新媒体编辑部

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鹰鹫星云

图源：X-ray: NASA/CXO/SAO; Infrared: NASA/ESA/CSA/STScI

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