ウェッブ宇宙望遠鏡は、爆発する星の驚くべき高解像度のビューで隠された「緑色の怪物」を発見します

近赤外線に隠れる不思議な特徴

宇宙にある物体は、光の波長が異なると、その組成や動作のさまざまな側面を明らかにします。 カシオペア超新星残骸 (Cas A) は、世界で最もよく研​​究されている天体の 1 つです 天の川 波長スペクトル全体にわたって。 しかし、粉々になった星の残骸にはまだ秘密が隠されていました。

最新のツールは、Researcher Toolkit の最新ツールの 1 つによって開きます。 NASAさんの ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡ウェッブ氏の近赤外光に関する最新の研究は研究者らを驚かせた。

NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のNIRCam（近赤外線カメラ）からの新しい高解像度画像は、カシオペアA（Cas A）超新星残骸の複雑な詳細を明らかにし、爆発する前に星によって生成されたガスと衝突して拡大する物質の殻を示しています。 . . 。 画像クレジット: NASA、ESA、CSA、STScI、Dani Milisavljevic (パデュー大学)、Ilse De Luzzi (UGent)、T. Timim (プリンストン大学)

ウェッブ氏が爆発する星を高解像度で新たに撮影し、NASA を驚かせた

ホリデー ツリーの完璧な場所にすぐに飾れる光沢のある丸い飾りのように、超新星カシオペア A (Cas A) の残骸が、NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡からの新しい画像で輝いています。

の一環として ホワイトハウスでの 2023 年の祝日, 米国大統領夫人のジル・バイデン博士は、史上初のホワイトハウスアドベントカレンダーを立ち上げました。 ホリデーシーズンの「魔法、驚異、そして喜び」を紹介するために、バイデン博士とNASAはウェブからのこの新しい画像で祝っています。

すべてが明るいとはいえ、この場面は諺にあるような静かな夜ではありません。 Cas A の Webb NIRCam (近赤外線カメラ) は、これらの波長では以前は達成できなかった解像度でこのスターバーストを表示します。 この高解像度のビューでは、星が爆発する前に星が放出したガスと衝突して膨張する物質の殻の複雑な詳細が明らかになります。

Cas A は、全宇宙で最もよく研​​究されている超新星残骸の 1 つです。 長年にわたり、NASA を含む地上および宇宙の天文台は、 チャンドラ X 線天文台、 ハッブル宇宙望遠鏡そして引退した スピッツァー宇宙望遠鏡 彼らは遺体の残骸の多波長画像を編集した。

しかし、天文学者たちは現在、Cas A の研究において新たな時代に入っています。2023 年 4 月に、ウェッブの MIRI 装置 (中間赤外線装置) が発見されました。 この章が始まりました、超新星残骸の内殻内の新たな予期せぬ特徴が明らかになりました。 これらの特徴の多くは新しい NIRCam 画像では見ることができず、天文学者はその理由を調査中です。

この画像は、Webb の NIRCam (近赤外線カメラ) を使用して観察された、カシオペア A 超新星残骸のいくつかの興味深い特徴を強調しています。
1. NIRCam の優れた解像度により、恒星自体から硫黄、酸素、アルゴン、ネオンで構成されるガスの小さなノードを検出できます。 デブリの繊維の中には、ウェブでも解像できないほど小さすぎるものもあります。つまり、その長さは 100 億マイル (約 100 天文単位) に匹敵するか、それ未満です。 研究者らは、これは星が爆発したときにガラスのように砕けた様子を表していると述べている。
2. グリーン モンスター内部の MIRI 画像で見える円形の穴、Cas A の内腔にある緑色の光のリングは、NIRCam 画像では白と紫の発光によってかすかに輪郭が描かれています。これはイオン化したガスを表しています。 研究者らは、これは超新星破片がガス中を駆け抜け、星が爆発する前に残されたガスを形成したためだと考えている。
3. これは、Cas A の NIRCam 画像で確認できる数少ない光エコーの 1 つです。この光エコーは、星の長時間にわたる爆発からの光が遠く離れた塵に到達して加熱し、冷えるにつれて輝きます。
4. NIRCam は、特に大きく複雑な光エコーを捉え、研究者らはこれをベイビー キャス A と名付けました。実際には、超新星残骸の約 170 光年後方に位置しています。
画像クレジット: NASA、ESA、CSA、STScI、Dani Milisavljevic (パデュー大学)、Ilse De Luzzi (UGent)、T. Timim (プリンストン大学)

「ガラスの破片のようなもの」

赤外線は私たちの目には見えないため、画像プロセッサーや科学者はこれらの光の波長を可視色に変換します。 Cas A のこの新しい画像では、色が異なる NIRCam フィルターに割り当てられており、これらの色はそれぞれ、オブジェクト内で発生している異なる活動を示しています。

一目見ただけで、NIRCam 画像は MIRI 画像よりも色が薄く見える場合があります。 ただし、これは単に物体の材質が光を発する波長によるものです。

このビデオでは、カシオペア A (Cas A) 超新星残骸のウェッブの NIRCam (近赤外線カメラ) 画像を紹介します。 NIRCam の高解像度は、星の爆発で残ったガスの小さなノードや、視野全体に散乱する光のエコーを検出します。

ウェッブの新しい画像で最も目に見える色は、超新星残骸の内部地殻を構成する明るいオレンジと明るいピンクの塊です。 ウェッブ氏の鋭い視覚は、恒星自体から硫黄、酸素、アルゴン、ネオンで構成されるガスの最小の塊を検出することができます。 このガスの中には塵と粒子の混合物が含まれており、これらは最終的には新しい星や惑星系の構成要素となります。 デブリのフィラメントの中には、ローブでも分解できないほど小さいものもあります。つまり、直径は 100 億マイル (約 100 天文単位) に匹敵するか、それ以下です。 比較すると、Cas A の全体の長さは 10 光年、つまり 60 兆マイルに及びます。

研究チームを率いるパデュー大学のダニ・ミリサブリェビッチ氏は、「NIRCamの解像度のおかげで、瀕死の星が爆発時にどのように完全に砕け、小さなガラスの破片に似たフィラメントを残したかを見ることができた」と述べた。 「長年にわたるCas Aの研究を経て、現在これらの詳細を解明することができ、この星がどのように爆発したかについて革新的な洞察が得られるのは本当に信じられないことです。」

この画像は、NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡の NIRCam (近赤外線カメラ) と MIRI (中赤外線計測器) カメラで捉えられたカシオペア A (Cas A) 超新星残骸を並べて比較したものです。
一見すると、Webb の NIRCam 画像は全体的に MIRI 画像よりも色が薄く見えますが、これは物体からの物質が光を発する波長だけによるものです。 NIRCam 画像は、解像度が向上しているため、MIRI 画像よりもわずかに鮮明に見えます。
MIRI画像では濃いオレンジ色と赤に見えた主内部シェルの端は、NIRCam画像ではキャンプファイヤーの煙のように見えます。 これは、超新星の爆発波が星の周囲の物質と衝突する場所を指します。 星の周囲の物質に含まれる塵は、近赤外線の波長では直接検出できないほど冷たくなりますが、中赤外線では光ります。
また、近赤外線画像には、研究チームがグリーンモンスターと呼んでいる、中赤外線で光るCas Aの中央空洞の緑色の光のリングも欠けていた。 ただし、グリーン モンスター内部の MIRI 画像で見える円形の穴は、NIRCam 画像では白と紫の発光によってかすかに輪郭が描かれています。
画像クレジット: NASA、ESA、CSA、STScI、Dani Milisavljevic (パデュー大学)、Ilse De Luzzi (UGent)、T. Timim (プリンストン大学)

隠れた緑の怪物

ウェッブ氏による Cas A の新しい近赤外線画像と中赤外線画像を比較すると、その内部空洞と外殻は奇妙なことに無色です。

MIRI の画像では濃いオレンジ色と赤で表示されていたメインインナーシェルのエッジが、キャンプファイヤーの煙のように見えます。 これは、超新星の爆発波が星の周囲の物質と衝突する場所を指します。 星の周囲の物質に含まれる塵は、近赤外線の波長では直接検出できないほど冷たくなりますが、中赤外線では光ります。

研究者らは、この白色は放射光からの光であり、近赤外線を含む電磁スペクトル全体で放出されると述べている。 これらは、極度の高速で移動し、磁力線に巻き付く荷電粒子によって生成されます。 シンクロトロン放射光は、内部空洞の下半分にある泡状の殻にも見えます。

このクローズアップビデオは、空におけるカシオペア A (Cas A) 超新星残骸の相対的な位置を示しています。 それは、天体写真家の故・藤井昭氏が撮影した地上の画像から始まります。 空の小さな部分にズームインすると、Digital Sky Survey の画像にフェードインします。 それは、NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡の NIRCam (近赤外線カメラ) からの Cas A 画像のクロスフェードと、NASA のカメラからの追加のストロークで終わります。 ハッブル宇宙望遠鏡 写真。

また、近赤外線画像には、研究チームがグリーンモンスターと呼んでいる、中赤外線で光るCas Aの中央空洞の緑色の光のリングも欠けていた。 この特徴は、最初に見た研究者らによって「理解するのが難しい」と評されました。

グリーンモンスターの緑色はNIRCamでは見えないが、その領域に残っている近赤外線の光から、この神秘的な特徴についての洞察が得られる可能性がある。 MIRI 画像で見える円形の穴は、NIIRCam 画像では白と紫の発光でかすかに輪郭が描かれています。これはイオン化したガスを表しています。 研究者らは、これは超新星破片がガス中を駆け抜け、星が爆発する前に残されたガスを形成したためだと考えている。

ウェッブの NIRCam (近赤外線カメラ) で撮影されたこのカシオペア超新星残骸の画像には、参考のためにコンパスの矢印、スケール バー、およびカラー キーが示されています。
北と東のコンパスの矢印は、空の画像の方向を示します。
スケール バーは光年で表され、これは光が地球 1 年で移動する距離です。 （スケールバーの長さに等しい距離を光が移動するには3年かかります。） 1 光年は約 5 兆 8,800 億マイルまたは 9 兆 4,600 億キロメートルに相当します。
この画像は、近赤外線の目に見えない波長を可視光の色に変換したものです。 カラーキーは、光を集めるときにどの NIRCam フィルターが使用されたかを示します。 各フィルター名の色は、そのフィルターを通過する赤外光を表すために使用される可視光の色です。
画像クレジット: NASA、ESA、CSA、STScI、Dani Milisavljevic (パデュー大学)、Ilse De Luzzi (UGent)、T. Timim (プリンストン大学)

ベビーキャスA

研究者らはまた、NIRCam の視野の右下隅にある注目すべき特徴にも驚きました。 彼らは、その大きな縞模様の塊をベイビー・キャスAと呼んでいます。それは、それが主要な超新星の子孫のように見えるためです。

これは光のエコーであり、星の爆発からの光がはるか昔に到着し、遠く離れた塵を加熱し、冷えるにつれて輝きます。 塵のパターンの複雑さと、Baby Cas A が Cas A 自体に明らかに近いことは、研究者にとって特に興味深いものです。 実際、ベイビー・キャスAは超新星残骸から約170光年離れたところに位置している。

新しいウェッブ画像全体には、小さな光のエコーが多数散在しています。

Cas A 超新星残骸は、11,000 光年離れたカシオペア座にあります。 私たちの視点では、約 340 年前に爆発したと推定されています。

ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、世界有数の宇宙科学天文台です。 ウェッブは太陽系の謎を解き明かし、他の星の周囲の遠い世界を超えて、私たちの宇宙とその中での私たちの位置の神秘的な構造と起源を探求します。 WEB は、NASA とそのパートナーである欧州宇宙機関 (ESA) が主導する国際プログラムです。欧州宇宙機関）とカナダ宇宙庁。