韦伯望远镜发现即将爆炸恒星，或解开巨大红超巨星失踪之谜

由西北大学领导的天文学家团队捕捉到了即将爆炸的恒星的最详细观察。利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），国际团队首次在中红外波长下识别出超新星的源恒星，即前体。这些观测结果结合哈勃太空望远镜的档案图像，揭示了爆炸源自一颗巨大的红色超巨星，笼罩在意想不到的尘埃之中。

这一发现可能有助于解决数十年来的一个谜团：为什么庞大的红色超巨星很少爆炸。毕竟，理论模型预测红色超巨星应该占大多数核心坍缩超新星。新的研究表明，这些恒星确实会爆炸，但只是隐藏在厚厚的尘埃云中。凭借JWST的新能力，天文学家终于能够穿透尘埃，观察到这些现象，从而缩小理论与观测之间的差距。

该研究发表在天体物理学杂志快讯上。这标志着JWST首次探测到超新星前体。

“几十年来，我们一直在试图确定红色超巨星爆炸的确切样子，”领导该研究的西北大学的查理·基尔帕特里克说。“只有现在，借助JWST，我们终于拥有了足够的数据和红外观测，能够准确地说出爆炸的红色超巨星的确切类型以及它的周围环境。我们一直在等待这个时刻的到来——在JWST已经观察过的星系中发生超新星爆炸。我们结合了哈勃和JWST的数据，首次全面描绘了这颗恒星。”

作为一位研究巨大恒星生死的专家，Kilpatrick是西北大学天体物理学跨学科探索与研究中心的助理研究教授。Aswin Suresh是西北大学温伯格艺术与科学学院物理与天文学的研究生，也是Kilpatrick研究小组的重要合著者。

有史以来观察到的最红、最尘埃的前体

天文学家通过全天空自动超新星调查，于2025年6月29日首次探测到这颗超新星，命名为SN2025pht。它的光来自一个名为NGC 1637的附近星系，距离地球4000万光年。

通过比较哈勃和JWST在恒星爆炸前后拍摄的图像，Kilpatrick、Suresh及其合作者找到了SN2025pht的前体恒星。它的亮度让人惊讶——极其明亮且异常红。尽管这颗恒星的光芒比我们的太阳亮约10万倍，但周围的尘埃遮蔽了大部分光线。实际上，这层尘埃的厚度如此之大，以至于在可见光中，这颗恒星看起来暗淡了100多倍。由于尘埃阻挡了较短的蓝色光波，恒星显得特别红。

“这是我们见过的最红、最尘埃的红超巨星，它以超新星的方式爆炸，”Suresh说。

在生命晚期的质量巨大的恒星中，红超巨星是宇宙中最大的恒星之一。当它们的核心坍缩时，会以II型超新星爆炸，留下中子星或黑洞。我们最熟悉的红超巨星是猎户座肩部的明亮红色恒星贝特尔吉斯。

基尔帕特里克补充道：“SN2025pht令人惊讶，因为它比我们见过的几乎所有其他红超巨星都要红得多。这告诉我们，之前的爆炸可能比我们想象的要明亮得多，因为我们之前没有JWST现在能提供的高质量红外数据。”

尘埃中的线索

大量尘埃可能有助于解释为什么天文学家一直难以找到红超巨星的前身。大多数作为超新星爆炸的巨大恒星是天空中最亮、最发光的天体。因此，理论上，它们在爆炸前应该很容易被发现。但实际上并不是这样。

天文学家推测，最巨大的老化恒星也可能是尘埃最多的。这些厚厚的尘埃斗篷可能会使恒星的光线变得微弱到完全无法探测的程度。JWST的新观测结果支持了这一假设。

“我一直在支持这种解释，但即使是我也没想到会看到像 SN2025pht 这样极端的例子，”基尔帕特里克说。“这可以解释为什么这些更大质量的超巨星会缺失，因为它们往往更富含尘埃。”

除了尘埃本身的存在，尘埃的成分也令人惊讶。虽然红色超巨星往往产生富含氧的硅酸盐尘埃，但这颗星的尘埃似乎富含碳。这表明，在这颗星的最后几年，强大的对流可能将深处的碳带到表面，丰富了其表面并改变了它所产生的尘埃类型。

“我们观测到的红外波长与一些红色超巨星光谱特征中重要的硅酸盐尘埃特征重叠，”基尔帕特里克说。“这告诉我们，风中的碳含量非常丰富，而氧含量则相对较少，这对于这样质量的红色超巨星来说也有些令人惊讶。”

爆炸星星的新纪元

这项新研究是天文学家首次利用 JWST 直接识别超新星的前体星，开启了更多发现的可能。通过捕捉近红外和中红外光谱的光，JWST 可以揭示隐藏的星，并提供关于最大质量星如何生存和死亡的缺失信息。

该团队目前正在寻找可能在未来爆炸成超新星的类似红超巨星。美国宇航局即将推出的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜的观测可能会对这一搜索有所帮助。罗曼将具备分辨率、灵敏度和红外波长覆盖能力，可以观察这些恒星，并可能见证它们在生命末期排放大量尘埃的变化。

基尔帕特里克表示：“随着JWST的发射和罗曼望远镜的即将发射，现在是研究大质量恒星和超新星前体的激动人心时刻。我们将获得的数据质量和新发现将超过过去30年里观察到的任何成果。”

更多信息： NGC 1637中的II型超新星2025pht：作为JWST首次探测到的超新星前体恒星，这颗红超巨星周围有富含碳的尘埃，天体物理学杂志快报（2025）。