詹姆斯·韦布望远镜观测到迄今最遥远超新星

据爱尔兰都柏林大学学院（UCD）研究与创新部门消息，一个国际天文学团队借助詹姆斯·韦布太空望远镜（JWST），首次在宇宙早期成功确认一颗极其遥远的超新星，为研究最初几代恒星如何走向终结提供了前所未有的观测窗口。 这颗超新星与一例伽马射线暴事件相关，其距离之远、年代之早，都创下了同类观测纪录。

团队识别到的这次爆炸事件被命名为“GRB 250314A 伴随的超新星 SN”，发生在宇宙诞生约7.3亿年之后，处于所谓“再电离时代”——这是第一批恒星和星系陆续形成、点亮宇宙的关键时期。 观测如此早期的一场大质量恒星死亡事件，有助于研究者了解当时的恒星形成与演化规律，并检验关于早期恒星族群性质的理论模型。

这项成果已发表于《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）期刊。事件最初由太空多波段可变天体监测卫星 SVOM 于2025年3月14日探测到，当时表现为一次长时程伽马射线暴（GRB），即一次强烈的高能闪光。 随后，欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）开展后续观测，证实这一源位于极端遥远的宇宙深处，为后续利用韦布望远镜进行精细研究奠定基础。

关键突破来自事件发生约110天后进行的韦布望远镜近红外相机（NIRCam）定向观测。研究团队通过高灵敏度近红外成像，从整体信号中区分出正在逐渐衰减的超新星余辉和其宿主星系本身微弱的星光，从而在宇宙早期清晰地确认了一次恒星爆炸的存在。 这一步骤被认为是建立“伽马射线暴源于大质量恒星死亡”这一联系在高红移宇宙中成立的关键证据。

论文合著者、UCD 物理学院天体物理学家安东尼奥·马丁-卡里略博士指出，将伽马射线暴与大质量恒星死亡直接关联的“确凿证据”，就是在同一位置上检测到随时间演化的超新星信号。 他表示，以往天文学界研究的绝大多数超新星都发生在与地球相对较近的宇宙尺度上，只有极少数例外能够推至高红移，这次测得的超新星年龄一经确认，团队立即意识到这是难得的“时间窗口”，可以用来探测宇宙早期的环境以及当时存在、并已死亡的恒星类型。

研究团队利用本地宇宙中已知“GRB 伴随超新星”样本构建了辐射模型，预测在如此高红移条件下超新星的可能亮度和光谱特征，并以此设计针对詹姆斯·韦布望远镜的新观测方案。 出乎研究者意料的是，模型与实际观测结果高度吻合，这颗超新星在光度和谱特性上与本地宇宙的“原型”——1998年爆发的 SN 1998bw——非常相似。

数据分析显示，这次远方爆炸事件无论在亮度还是谱线分布方面，都与典型的“GRB 关联超新星”高度一致，而非更为明亮的“超亮超新星”（SLSN）一类。 这意味着，即便在金属丰度极低、物理条件迥异的早期宇宙，这类导致伽马射线暴的大质量恒星，其终末爆发形态与今天在附近宇宙中观测到的类似恒星并无显著差异。

这项发现对长期以来的一个假设提出挑战：传统观点认为，在极低金属丰度环境下形成的早期恒星，可能会产生更明亮、更偏蓝的爆炸事件，与现代宇宙中的超新星显著不同。 然而，GRB 250314A 所关联的这次超新星显示出出人意料的“相似性”，暗示恒星爆发的某些基本物理机制在数十亿年间保持了高度统一。

尽管这一成果为理解宇宙早期恒星演化提供了重要“锚点”，也同时引出了新的疑问。例如，为何在物理环境差异如此显著的时代，恒星死亡的可观测特征仍与本地宇宙如此接近？ 研究团队指出，需要更多类似事件的样本，才能系统检验早期恒星群体的质量分布、金属丰度以及爆发机理是否存在细微但关键的差别。

为进一步厘清这一超新星及其宿主星系的性质，团队计划在未来一到两年内安排第二轮詹姆斯·韦布望远镜观测。 届时，超新星的光度预计会再度衰减超过两个星等，使研究者有机会更彻底剥离爆炸残余的贡献，精确刻画这座极其遥远宿主星系的结构和成分，并最终确认超新星在整体信号中的贡献比例。

编译自/ScitechDaily