提起过年，大家肯定会想到燃放烟花这一标志性活动。其实，在人类肉眼观测不到的深空中，还有很多绚丽又壮观的“宇宙烟花”。比如一些超新星、星团、伽玛暴等等辐射出的光忙，构成了一幅幅辉煌彩绣，我们一起来看看吧。
1.超过太阳100倍“船底座Eta”星系
“船底座Eta”星系，也称“海山二”，以其亮度变化和奇特的双极星云形状，受到天文界的瞩目。目前，在哈勃望远镜的紫外线广角镜头的帮助，天文学家发现了船底座Eta的蓝色部分是由于镁的辉光嵌入在温暖的气体中，红色部分是挥发的镁在尘土飞扬中映射的结果，红色部分的外部是激波加热的富氮细丝。在左下叶外的蓝色区域的可见条纹是这张图像的一个显著特征，这些条纹是恒星的光线穿过分散在气泡表面的尘埃团时形成的。事实上，在地球上，紫外线照射到密集尘埃，都会留下一个细长的阴影，所以，“船底座Eta”的细长阴影从叶状突起一直延伸到周围的气体中。今天，我们看见的那两极气泡（也称“双极气泡”）是在十九世纪四十代“船底座Eta”爆炸时产生的。“船底座Eta”距离地球大约7500光年，当它发生超新星爆炸或极超新星爆炸时，可能会影响到地球，但是不会直接影响到生命，因为大气层会阻挡外来的伽马射线。
2.最有史以来探测到的最亮的伽马射线暴
伽马射线暴发，也称“伽马暴”，是宇宙中最具能量和暴力的爆炸。它在几秒钟内释放出的能量相当于太阳整个一生所释放出的能量。GRB 221009A2是于2022年10月9日被发现的，一次异常明亮和持久的伽马暴。它的伽马暴喷流具有狭窄的核心和宽阔的倾斜机翼，爆炸遗迹在事件发生后很长一段时间内仍然可见。科学家们认为这次的伽马暴源于一颗大质量恒星的灾难性坍塌，导致了一个黑洞的诞生。对GRB 221009A2观测结果，证明了最极端伽马暴，完全不符合普通伽马暴的标准假设。
2022年10月9日，中科院高能所牵头在全球建造的多天文设备也都探测到了这次的伽马暴。此外，我国的“慧眼”卫星与“极目”空间望远镜对伽马暴的瞬时辐射和早期余辉进行了高精度的测量。
图2GRB 221009A2伽马暴，“狭窄的核心和宽阔的倾斜机翼”呈现在图片中心
3.银河系可见的最大星团
NGC 3603是银河系船底座旋臂上一个突出的恒星形成区，它是在银河系可见光下能够被看见的最大的星云，距离地球大约2万光年。它是银河系中质量最大的年轻星团之一，在核心包含数千颗闪闪发光的年轻恒星，貌似的 “珠宝盒”。星团中的大多数恒星在同一时间出生，但在大小、质量、温度和颜色上有所不同。一颗恒星的生命历程是由它的质量决定的。NGC 3603星团包含一些已知的质量巨大的恒星，这些恒星寿命很短，它会迅速燃烧自身的氢燃料，最终在超新星爆炸中结束生命。这里的环境并不像看上去那么平静，强大的紫外线辐射和来自最蓝、最热恒星的快速风，在包裹着星团的气体和尘埃中吹出了一个巨大的空洞，为人类观测星团提供了一个畅通无阻的视野，并揭示了恒星生命周期的各个阶段。
图3 哈勃望远镜在NGC3603中发现了一些颜色和温度与褐矮星相似的星体，但亮度却与大质量的恒星相似，照片中呈现出亮度过高的星体可能是由于类似木星体积的行星合并所致。
4.“烟花”里面嵌了一个“绿色怪物”
“仙后座A”距离地球大约11000光年，是银河系内的巨大超新星之一，也是太阳系外最亮的无线电波源。由于它的尺寸特别巨大，业余天文学爱好者用口径为234mm的望远镜，再配上一款适当的滤镜，就可以将它尽收眼底了。大约在350年前，人类首次观察到了“仙后座A”爆发时所发出的光，不过这些光需要11000年才能到达地球。最近，韦伯太空望远镜的近红外相机捕获了“仙后座A”爆发时的遗迹光线。人们发现其云气依然炽热。图片中泛白烟雾状外壳是由扩张震波所产生的，直径约有20光年；其中心附近的明亮光斑则是中子星，它是大质量恒星核塌缩后，留下的无比致密残骸。此外，在韦伯望远镜拍摄的影像里，还可看到源自剧烈爆炸后的回光。天文学家首次将美国宇航局钱德拉x射线天文台、詹姆斯韦伯太空望远镜的数据结合起来，用于对“仙后座A”的研究。这项工作有助于解释2023年4月韦伯数据中首次发现的被摧毁恒星残骸中一种名为“绿色怪物”的不寻常结构。
图4这是一张生命最后阶段的仙后A片云的合成图像，包含了钱德拉望远镜的x射线(蓝色)、韦伯望远镜的红外数据(红色、绿色、蓝色)和哈勃望远镜的光学数据(红色和白色)。图像的外部部分还包括斯皮策望远镜的红外数据(红色，绿色和蓝色)，图像上可以看到绿怪物的轮廓。（左图为合成图像，中图为韦伯图像，右图为钱德拉图像）
5.烟花里面嵌了一个星际大气泡
NGC 2359是位于12000光年外大犬座的一个发射星云，发射星云是由星际气体组成的发光的云，一般呈红色。它是由一颗巨大的、炽热的Wolf-Rayet恒星产生的，该恒星发出一股被称为恒星风的带电粒子流，向外膨胀产生星际气泡。这个气泡与附近的分子云相互作用，导致辐射电离，使星云发光。气泡在Wolf-Rayet恒星周围膨胀，当它在星际介质中穿行时，它会富含更多的气体和尘埃。据估计，这个气泡的质量大约是太阳质量的二十倍。NGC 2359与行星状星云截然不同，它的Wolf-Rayet中心星是一颗大质量且非常年轻的恒星，而对于行星状星云来说，中心星是处于高级演化状态的非常古老的恒星，这样的恒星质量较小，并正在成为白矮星。
图5 NGC 2359星云的发射出来的紫外线光子与气泡中气体相互作用。导致气泡的形状与挪威雷神头上的饰物相似，所以该气泡也被称为“雷神头盔”
6．诞生于30000年前“水母烟花”
气泡状超新星遗迹IC443它位于双子星座，通常被称为“水母星云”，而“水母星云”其实是IC443的一部份，是一颗大质量恒星爆炸后所留下的扩张碎片云。如同天文海洋里的超新星遗迹“蟹状星云”（M1超新星）一样，“水母星云”距离地球约5000光年远，内部藏着一颗星核崩塌后形成的中子星。目前，天文学家知道这个天体曾经是一颗爆发的超新星的大质量恒星，但还不确定它是何时爆发的，估计在3000到30000年前。此外，2015年，钱德拉X射线天文台的数据揭示了产生IC443的超新星的残骸，并且在星云的南部边缘，它发现了一颗脉冲星，也称“旋转中子星”。
图6-1.整个图的跨幅约为140光年，图中最亮的是钺星，漂浮在钺星右侧的是“水母星”云；“水母星云”主体的左下方，以弧形亮脊方向伸展。
图6-1（备选）.整个图的跨幅约为140光年，图中最亮的是钺星，漂浮在钺星右侧的是“水母星”云；“水母星云”主体的左上方，以弧形亮脊方向伸展。
图6-2 1054年，中国天文学家发现到一颗“客星”，也称“蟹状星云”。据今天考证，中国古人当时观察到的“客星”，实际上是一次超新星爆炸。
7.天文学家高科技合成了一副“宇宙烟花”图像
宇宙中大多数大质量恒星都起源于巨大的星团，这些星团是星系的组成部分。天文学家使用毫米/亚毫米雷达阵列和哈勃太空望远镜，在位于银河系船底座区域的一个称为G286.21+0.17的星团中捕捉到了“宇宙烟花”的图像。根据研究，这场五颜六色的爆炸图像，标志着新恒星的诞生。天文学家认为恒星诞生的过程是一种动态随机过程，是一种相互竞争的力量在起作用：一边是来自云层的重力和湍流，另一边是来自年轻恒星的恒星风和辐射压力。这些恒星有不同的质量，致密的分子气体也有一定的质量，它们需要向内坍塌才能形成恒星体。总的来说，这个过程可能至少需要一百万年才能完成。“烟花”状的爆炸就是这一过程的图像写真。哈勃望远镜的红外相机发现了炽热的尘埃，它以黄色和红色显示。毫米/亚毫米波雷达阵列发现了分字气体云，它以紫色显示。它们共同组成了图像上的绚丽彩绘。
图7 天文学家们合成的图像，显示了G286.21+0.17星团中的天体焰火，该星团位于船底座区域，距离地球大约8000光年。，这副图像是由750多幅毫米/亚毫米雷达图像（紫色）和9幅红外（黄色和红色）合成的图像合成。
8.不寻常的桶型烟花
从地球上看，这颗被称为W49B的残骸大约有一千年的历史，距离地球约26000光年。通常大质量恒星的超新星爆炸是对称的，恒星物质在各个方向上或多或少均匀地爆炸。然而，在W49B超新星中，这颗自转的恒星两极附近的物质喷出的速度远高于赤道发出的物质。W49B的消亡不同寻常，因为从恒星两极喷出的喷流影响了超新星爆炸及其后果，比大多数其他残余恒星都更像桶形。大多数时候，超新星爆炸后。坍塌成超新星的大质量恒星会留下一个致密的旋转核心（称为中子星）。但对钱德拉数据的仔细搜索，没有在W49B的残骸中发现中子星的证据，这意味着爆炸中可能形成了一个更奇异的物体，即黑洞。
图8 图像中显示的高度扭曲的超新星遗迹可能包含了银河系中形成的最新黑洞。这幅图像是合成，蓝色和绿色是钱德拉望远镜x射线，粉红色是甚大阵列望远镜雷达数据，黄色是加州理工学院帕洛马天文台的红外数据。
作者：闻新 梁兴