大约969年前——确切地说是1054年7月4日——地球接收到来自宇宙中最具活力和最剧烈的事件之一的光：超新星，或称爆炸的恒星。
尽管其源头距离我们6500光年，但超新星的光芒非常明亮，以至于在白天也能持续数周可见。世界各地不同的文明都在当时的记录中记录了它的出现，这就是我们知道它开始的具体日期的原因。数百年后，天文学家在金牛座附近的夜空中观测到，在公牛的犄角尖端附近，看起来像是一团雾状云。19世纪中期，天文学家威廉·帕森斯根据自己通过91厘米望远镜的观测，绘制了这团模糊的光球，并指出它看起来有点像螃蟹（也许需要眯着眼睛看）。这个名字就此固定下来：我们今天仍然称它为蟹状星云（nebula在拉丁语中是“雾”的意思）。
我们现在知道，蟹状星云是一团巨大的碎片云，它以每小时五百万公里的速度从古代超新星的爆炸地点喷射出来。在过去的一千年里，这种物质已经扩展到超过10光年的大小，而且它仍然非常明亮，即使在黑暗的地方用双筒望远镜也能看到。它是业余天文学家们的最爱；我自己也在后院见过它。
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当然，通过更大的硬件设备，视野会更好。天文学家最近将强大的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）对准了蟹状星云，希望更好地了解星云的结构。他们的发现甚至可能解开一个长期以来关于星云起源于一颗逝去恒星的死亡阵痛的谜团。
这张图像在某些方面是熟悉的。它与哈勃太空望远镜在2005年拍摄的那张非常相似。两张照片都显示出一个几乎呈橄榄球形的云团，由光滑的汽状物质包裹着，并带有飘渺但轮廓分明的彩色丝状结构。在云团的中心，几乎被碎片所掩盖的是一个光点：脉冲星，那是很久以前爆炸的那颗巨大恒星的残余核心。
哈勃主要在可见光下观测——与我们眼睛看到的光线相同——它的图像主要显示了穿过云团物质的冲击波和中心脉冲星强大辐射激发的炽热气体。相比之下，JWST对红外光敏感，因此其图像显示了不同的结构。
（顺便说一句，自哈勃拍摄照片以来，近二十年里，星云明显扩张了。欧洲航天局在其网站esawebb.org上提供了一个工具，可以让您在哈勃和JWST拍摄的星云图像之间切换视图，您可以很容易地看到物质向外移动。）
与显示冲击波和炽热气体不同，JWST图像显示了来自蟹状星云的尘埃及其同步加速辐射的特征。前者由微小的硅酸盐颗粒（岩石物质）或类似于烟灰的复杂碳分子组成，主要出现在星云的外层丝状结构中。后者是由被捕获的电子以接近光速的速度围绕脉冲星强烈的磁场线螺旋运动而发出的怪异光芒。同步加速辐射通常在射电和红外成像中效果最佳，因此它在JWST的视图中主导着更平滑的内部云团。
这些观测中使用的一个滤光片是为来自炽热铁气体的光线调谐的，追踪电离金属在整个丝状结构中的分布。天文学家希望，这些测量结果可能回答一个关于创造了这个巨大而混乱的星云的恒星的基本问题，这颗恒星大约在一千年前爆发。
像太阳这样的恒星在其核心将氢聚变成氦。这种热核反应产生大量的光和热，使恒星发光。当太阳耗尽氢燃料时，它将开始死亡，膨胀成红巨星，然后最终逐渐消失。但我们的恒星的衰亡还有数十亿年的时间才会开始，所以请放松。
质量比太阳更大的恒星可以聚变更重的元素。氦可以变成碳，碳可以变成镁、氖和氧，最终产生硫和硅等元素。如果一颗恒星的质量超过太阳质量的八倍左右，它就可以将硅原子挤压得非常厉害，以至于它们聚变成铁——而这预示着灾难。铁原子聚变所需的能量多于它们释放的能量，而恒星迫切需要来自聚变能量的向外推力来支撑其核心，对抗自身引力的向内拉力。一旦铁聚变开始，恒星的核心就会失去这种支撑，从而引发灾难性的坍塌。会发生一系列复杂的过程，在瞬间释放出真正惊人的能量波，使恒星爆炸。
如果核心本身的质量小于太阳质量的约2.8倍，它就会坍塌成一个超高密度、快速旋转的中子星。它旋转的磁场会卷起物质，并以两束光束的形式向外喷射，形成脉冲星。但如果核心质量更大，它的引力就会变得非常强大，以至于它会向内坍塌，变成黑洞。
蟹状星云有一个脉冲星，这表明其超新星前身的核心质量小于太阳质量的2.8倍。但是，恒星本身的质量可能在太阳质量的8到20倍之间。这立即提出了一个问题。蟹状星云脉冲星的质量不到太阳质量的两倍，而整个星云的估计质量高达太阳质量的五倍。但这最多加起来只有七个太阳质量。恒星的质量必须比这更大才能爆炸，那么其余的物质都到哪里去了呢？有可能存在隐藏的质量围绕着脉冲星，嵌入在星云中，但尚未被望远镜探测到。星云的结构可能为这种物质提供线索，或者至少为天文学家指出更深入观察的位置。
即使是恒星本身也是一个谜。它有多重？测量星云的大小可能会提供答案。铁核坍塌只是大质量恒星爆炸的一种方式。对于质量约为太阳质量8到12倍的恒星，还有另一种湮灭途径。这类恒星的核心非常热，并且有无数的自由电子在稠密、灼热的“汤”中游动。一种称为简并压力的量子力学特性通常使电子抵抗压缩，从而为核心增加支撑力。但是在恒星聚变的某个特定阶段，这些电子有可能被原子核吸收，从而消除这种压力。这种变化可能会在恒星有机会产生铁之前触发核心坍塌。
科学家们在1980年首次提出了这种超新星触发的电子俘获机制。但直到2018年，才通过来自另一个星系中遥远爆炸恒星的光线中的明显特征观察到它。当天体物理学家用望远镜眯起眼睛观察蟹状星云时——就像他们眯起眼睛来感知其甲壳动物的形状一样——他们看到了暗示，表明它可能以类似的方式爆炸。但是，这种眯眼观察远不能代替确定性；更大的清晰度可能来自JWST对星云中铁含量的测量。该元素的丰度可能使研究人员能够区分“正常”核心坍塌和电子俘获触发的核心坍塌。这些数据仍在分析中，但让我们希望这个谜题也能得到解决。
这可能就是为什么最近的蟹状星云观测计划在JWST宝贵的观测时间的激烈竞争中脱颖而出的原因；用一组观测数据解决两个不同的谜团的经济性前景正是科学家们所喜爱的。当然，任何蟹状星云的图像都保证令人叹为观止的美丽。这也没有坏处。