在美国国家航空航天局詹姆斯-韦伯太空望远镜（NASA's James Webb Space Telescope）拍摄的一张新照片中，超新星残余仙后座A（Cas A）就像一个闪亮的圆形装饰品，随时可以摆放在节日树上的最佳位置。

作为 2023 年白宫假日的一部分，美国第一夫人吉尔-拜登博士首次推出了白宫降临节日历。为了展示节日的"魔力、奇妙和欢乐"，拜登博士和美国国家航空航天局（NASA）用韦伯望远镜拍摄的这幅新图像来庆祝节日。

虽然一切都很明亮，但这个场景并不是传说中的寂静之夜。韦伯的近红外相机（NIRCam）拍摄到的Cas A超新星遗迹，以这些波长以前无法达到的分辨率展示了这次恒星爆炸。这种高分辨率观测揭示了恒星爆炸前膨胀的物质外壳猛烈撞击气体的复杂细节。

Cas A 是整个宇宙中被研究得最透彻的超新星遗迹之一。多年来，包括美国宇航局钱德拉 X 射线天文台、哈勃太空望远镜和退役的斯皮策太空望远镜在内的地面和太空天文台已经为该天体的残余物绘制了多波长的图像。

2023 年 4 月，韦伯望远镜的中红外探测器（MIRI）揭开了这一篇章的序幕，揭示了超新星残余物内壳中意想不到的新特征。其中许多特征在新的 NIRCam 图像中是看不到的，天文学家们正在研究其中的原因。

这幅图像TyREztRlxW重点展示了 Webb 的 NIRCam（近红外相机）拍摄到的超新星残余仙后座 A 的几个有趣特征：

1. NIRCam 的高分辨率能够探测到来自恒星本身的微196世界之最小气结，包括硫、氧、氩和氖。有些碎片细丝甚至连韦伯望远镜都无法分辨，这意味着它们的直径相当于或小于 100 亿英里（约 100 个天文单位）。研究人员说，这代表了恒星爆炸时是如何像玻璃一样破碎的。

2. 在近红外成像仪（MIRI）的图像中可以看到绿色怪兽（Cas A 内腔中的一圈绿光）中的圆形孔洞，在近红外196世界之最成像仪（NIRCam）的图像中，这些孔洞被白色和紫色的辐射微弱地勾勒出来--这代表着电离气体。研究人员认为，这是由于超新星碎片穿过恒星爆炸前留下的气体并对其进行雕刻所致。

3. 这是在 NIRCam 拍摄的 Cas A 图像中可以看到的一些光回波之一。当恒星很久以前爆炸产生的光照射到远处的尘埃并使其变暖时，就会产生光回波。

4. NIRCam 拍摄到了一个特别复杂和巨大的光回波，研究人员昵称它为 Cas A 婴儿。它实际上位于超新星遗迹后方约 196世界之最170 光年处。

资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Danny Milisavljevic（普渡大学）、Ilse De Looze（UGent）、Tea Temim（普林斯顿大学）

我们的眼睛看不见红外线，因此图像处理人员和科学家将这些波长的光转换成可见光的颜色。在这幅 Cas A 的最新图像中，NIRCam 的不同滤光片被赋予了不同的颜色，每种颜色都暗示了该天体内部发生的不同活动。

乍一看，NIRCam 图像的色彩可能不如 MIRI 图像丰富。不过，这只是天体物质发出光线的波长不同而已。

这段视频展示了韦伯的近红外相机（NIRCam）拍摄的超新星残余仙后座A（Cas A）的图像。NIRCam 的高分辨率可以探测到恒星爆炸后残留的微小气体结，以及散布在视场中的光回波。

在韦伯的最新图像中，最引人注目的颜色是组成超新星残余物内壳的亮橙色和浅粉色团块。韦伯的锐利视角可以探测到最微小的气体结，这些气体由来自恒星本身的硫、氧、氩和氖组成。这些气体中夹杂着尘埃和分子，它们最终将成为新恒星和行星系统的组成部分。有些碎片细丝甚至连韦伯望远镜都无法分辨，这意味着它们的直径相当于或小于 100 亿英里（约 100 个天文单位）。相比之下，Cas A 的整个直径为 10 光年，即 60 万亿英里。

普渡大学的 Danny Milisavljevic 是研究小组的带头人，他说："通过 NIRCam 的分辨率，我们现在可以看到这颗垂死的恒星在爆炸时是如何绝对破碎的，留下的细丝就像微小的玻璃碎片。在研究仙后座A这么多年后，现在终于解决了这些细节问题，让我们对这颗恒星是如何爆炸的有了全新的认识，这真的令人难以置信。"

这张图片是美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam）和中红外成像仪（MIRI）拍摄的超新星残余仙后座A（Cas A）的并排对比图。

韦伯的 NIRCam 图像总体上不如 MIRI 图像色彩丰富，不过，这只是由于天体物质发出光线的波长不同造成的。由于分辨率提高，NIRCam 图像看起来比 MIRI 图像更清晰一些。

主内壳的外围在 MIRI 图像中呈现出深橙色和红色，而在 NIRCam 图像中则看起来像篝火的烟雾。这标志着超新星爆炸波正在撞击周围的周星体物质。星周物质中的尘埃温度太低，无法直接用近红外波长探测到，但在中红外波段会发光。

在近红外视图中看不到的还有 Cas A 中央空腔中的绿光环，它在中红外波段发光，研究小组将其昵称为"绿魔"。不过，在近红外成像仪的图像中可以看到绿怪物内部的圆形孔洞，而在近红外成像仪的图像中，这些孔洞被白色和紫色的发射物模糊地勾勒出来。

资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Danny Milisavljevic（普渡大学）、Ilse De Looze（根特大学）、Tea Temim（普林斯顿大学）

隐藏的绿色怪物

当把韦伯拍摄的 Cas A 新的近红外图像与中红外图像进行比较时，会发现它的内腔和最外层外壳都没有颜色，这很奇怪。

在中红外图像中呈现为深橙色和红色的主内壳外围，现在看起来就像篝火中的烟雾。这标志着超新星爆炸波正在撞击周围的周星体物质。星周物质中的尘埃温度太低，无法直接用近红外波长探测到，但在中红外波段会发光。

研究人员说，这种白色是同步辐射发出的光，它的辐射范围覆盖整个电磁波谱，包括近红外波段。它是由带电粒子以极高的速度围绕磁场线旋转产生的。在内腔下半部的气泡状外壳中也可以看到同步辐射。

这段放大视频显示了超新星残余仙后座 A（Cas A）在天空中的相对位置。视频以已故天文摄影师 Akira Fujii 拍摄的地面照片开始。当它放大到天空的较小部分时，逐渐淡入数字巡天观测的图像。最后，画面交叉淡入美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜上的近红外相机拍摄的 Cas A 图像，并添加了美国宇航局哈勃太空望远镜图像的边框。

在近红外视图中看不到的还有 Cas A 中央空腔中的一圈绿光，它在中红外线下发光，研究小组将其昵称为"绿魔"。研究人员在首次观测时将这一特征描述为"难以理解"。

虽然在 NIRCam 中看不到"绿魔"的"绿色"，但该区域的近红外残留物可以让人对这一神秘特征有所了解。在 MIRI 图像中可以看到的圆形孔洞，在 NIRCam 图像中被白色和紫色发射物模糊地勾勒出来--这代表着电离气体。研究人员认为这是由于超新星碎片穿过恒星爆炸前留下的气体并对其进行雕刻所致。

这张仙后座 A 超新星残骸的图像是由韦伯的近红外相机（NIRCam）拍摄的，上面显示了罗盘箭头、比例尺和供参考的色标。向北和向东的罗盘箭头显示了图像在天空中的方位。刻度线标注的单位是光年，即光在一个地球年所走过的距离。(光传播的距离等于刻度条的长度需要 3 年）。一光年约等于 5.88 万亿英里或 9.46 万亿公里。这张图片显示的是不可见的近红外光波长，这些波长已被转换成可见光的颜色。色键显示了在收集光线时使用了哪些 NIRCam 滤光片。每个滤光片名称的颜色就是用来表示穿过该滤光片的红外光的可见光颜色。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Danny Milisavljevic（普渡大学）、Ilse De Looze（UGent）、Tea Temim（普林斯顿大学）

研究人员还被 NIRCam 视196世界之最场右下角的一个迷人特征惊呆了。他们把这个巨大的条纹状球体称为 Baby Cas A，因为它看起来像是主超新星的后代。

这是一种光回波，恒星很久以前爆炸产生的光照射到了遥远的尘埃上，并为其升温，尘埃在冷却过程中会发光。尘埃图案的错综复杂，以及Baby Cas A明显靠近Cas A 本身，都让研究人员感到特别好奇。实际上，Baby Cas A位于超新星残骸后方约 170 光年处。

在韦伯的新画像中，还散布着其他几个较小的光回波。Cas A超新星残骸位于11000光年之外的仙后座。从我们的视角来看，它估计是在大约 340 年前爆炸的。