美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡打開了超新星科學的新窗口
作者:焦點 來源:娛樂 瀏覽: 【大 中 小】 發布時間:2025-12-10 00:16:02 評論數:
（神秘的美國地球uux.cn）據美國宇航局（戈達德太空飛行中心）：美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡深入宇宙，讓科學家們首次詳細地看到了超新星，航空航天當時我們的詹姆宇宙還只是其當前年齡的一小部分。一個使用韋布數據的斯韋團隊在早期宇宙中發現的超新星是之前已知的10倍。一些新發現的伯太爆炸恒星是其類型中最遙遠的例子，包括那些用于測量宇宙膨脹率的空望口恒星。
“韋布是遠鏡一臺超新星發現機器，”斯圖爾特天文臺和圖森亞利桑那大學的打開三年級研究生克里斯塔·德庫西說。“探測的超新絕對數量加上與這些超新星的遙遠距離是我們調查中最令人興奮的兩個結果。”
德庫西在威斯康星州麥迪遜舉行的星科學的新窗美國天文學會第244次會議的新聞發布會上介紹了這些發現。
JADES深場使用美國國家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）拍攝的觀測結果，作為JADES（JWST高級銀河系外深探測）計劃的航空航天一部分。一個研究JADES數據的詹姆天文學家團隊發現了大約80個亮度隨時間變化的物體（綠色圓圈）。這些被稱為瞬變的斯韋物體大多是恒星或超新星爆炸的結果。在這項調查之前，伯太只有少數超新星在紅移2以上被發現，這相當于宇宙只有33億年的歷史，僅為當前年齡的25%。JADES樣本中包含許多超新星，這些超新星在過去宇宙不到20億年的時候爆炸得更遠。它包括有史以來光譜證實的最遠的一個，紅移3.6。它的祖恒星在宇宙只有18億年的時候爆炸了。圖像：uux.cn/NASA、ESA、CSA、STScI、JADES協作
太空望遠鏡的圖像顯示了數百個不同顏色、形狀和大小的物體散布在太空的黑色背景上，其中約80個物體用綠色圈出。
“超新星發現機器”
為了做出這些發現，該團隊分析了作為JWST高級河外深探測（JADES）計劃的一部分獲得的成像數據。韋布是發現極遠超新星的理想之選，因為它們的光被拉伸到更長的波長——這一現象被稱為宇宙學紅移。
在韋布發射之前，只有少數超新星在紅移2以上被發現，這相當于宇宙只有33億年的歷史，僅為當前年齡的25%。JADES樣本中包含許多超新星，這些超新星在過去宇宙不到20億年的時候爆炸得更遠。
此前，研究人員使用美國國家航空航天局的哈勃太空望遠鏡觀察宇宙處于“年輕人”階段的超新星。通過JADES，科學家們看到了宇宙“十幾歲”或“十幾歲前”時的超新星。未來，他們希望回顧宇宙的“蹣跚學步”或“嬰兒”階段。
為了發現超新星，研究小組比較了間隔一年拍攝的多張圖像，并尋找這些圖像中消失或出現的來源。這些觀察到的亮度隨時間變化的物體被稱為瞬變，超新星是一種瞬變。總的來說，JADES瞬態調查樣本團隊在一片只有一粒米那么厚的天空中發現了大約80顆超新星。
馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所（STScI）的隊友、美國國家航空航天局愛因斯坦研究員賈斯汀·皮雷爾說：“這真的是我們第一次對高紅移宇宙進行瞬態科學研究。”。“我們正在努力確定遙遠的超新星是否與我們在附近宇宙中看到的有根本不同或非常相似。”
Pierel和STScI的其他研究人員提供了專家分析，以確定哪些瞬變實際上是超新星，哪些不是，因為它們看起來往往非常相似。
該團隊發現了許多高紅移超新星，包括有史以來光譜證實的最遠的一顆，紅移3.6。它的祖恒星在宇宙只有18億年的時候爆炸了。這就是所謂的核心坍塌超新星，大質量恒星的爆炸。
這幅馬賽克顯示了JADES（JWST高級河外深巡天）計劃數據中確定的大約80個瞬變或亮度變化的物體中的三個。大多數瞬變是恒星或超新星爆炸的結果。通過比較2022年和2023年拍攝的圖像，天文學家可以定位最近爆炸的超新星（如前兩列中所示的例子），或者已經爆炸且光線正在消退的超新星。每顆超新星的年齡都可以根據其紅移（用“z”表示）來確定。最遙遠的超新星的光紅移3.8，起源于宇宙只有17億年的時候。紅移2.845對應于大爆炸后23億年的時間。最接近的例子，紅移0.655，顯示了大約60億年前離開星系的光，當時宇宙的年齡剛剛超過其當前年齡的一半。圖像：uux.cn/NASA、ESA、CSA、STScI、C.DeCoursey（亞利桑那大學）、JADES合作
揭示遙遠的Ia型超新星
天體物理學家特別感興趣的是Ia型超新星。這些爆炸的恒星是如此明亮，以至于它們被用來測量遙遠的宇宙距離，并幫助科學家計算宇宙的膨脹率。研究小組確認了至少一顆紅移2.9的Ia型超新星。115億年前，當宇宙只有23億年的歷史時，這次爆炸產生的光開始向我們傳播。光譜證實的Ia型超新星之前的距離記錄是1.95的紅移，當時宇宙有34億年的歷史。
科學家們急于分析高紅移的Ia型超新星，看看它們是否都具有相同的內在亮度，而不管距離如何。這一點至關重要，因為如果它們的亮度隨紅移而變化，它們就不是測量宇宙膨脹率的可靠標志。
Pierel分析了這顆在紅移2.9時發現的Ia型超新星，以確定其內在亮度是否與預期不同。雖然這只是第一個這樣的物體，但結果表明沒有證據表明Ia型亮度會隨著紅移而變化。還需要更多的數據，但目前，基于Ia型超新星的關于宇宙膨脹率及其最終命運的理論仍然完好無損。Pierel還在美國天文學會第244次會議上介紹了他的發現。
展望未來
早期的宇宙是一個非常不同的地方，有著極端的環境。科學家們希望看到來自恒星的古老超新星，這些恒星所含的重化學元素比太陽等恒星少得多。將這些超新星與當地宇宙中的超新星進行比較，將有助于天體物理學家了解早期的恒星形成和超新星爆炸機制。
領導JADES超新星光譜分析的STScI研究員Matthew Siebert說：“我們本質上是在打開一扇關于瞬態宇宙的新窗口。”。“從歷史上看，每當我們這樣做時，我們都會發現非常令人興奮的事情——那些我們沒有想到的事情。”
JADES團隊成員、圖森亞利桑那大學的研究教授Eiichi Egami說：“因為韋布非常敏感，它幾乎在它指向的任何地方都能發現超新星和其他瞬變。”。“這是與韋布一起對超新星進行更廣泛調查的第一個重要步驟。”
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是世界上首屈一指的空間科學天文臺。韋布正在解開我們太陽系中的謎團，展望其他恒星周圍的遙遠世界，探索我們宇宙的神秘結構和起源以及我們在其中的位置。韋布是由美國國家航空航天局及其合作伙伴歐空局和加拿大航天局領導的一個國際項目。
“韋布是遠鏡一臺超新星發現機器，”斯圖爾特天文臺和圖森亞利桑那大學的打開三年級研究生克里斯塔·德庫西說。“探測的超新絕對數量加上與這些超新星的遙遠距離是我們調查中最令人興奮的兩個結果。”
德庫西在威斯康星州麥迪遜舉行的星科學的新窗美國天文學會第244次會議的新聞發布會上介紹了這些發現。
JADES深場使用美國國家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）拍攝的觀測結果，作為JADES（JWST高級銀河系外深探測）計劃的航空航天一部分。一個研究JADES數據的詹姆天文學家團隊發現了大約80個亮度隨時間變化的物體（綠色圓圈）。這些被稱為瞬變的斯韋物體大多是恒星或超新星爆炸的結果。在這項調查之前，伯太只有少數超新星在紅移2以上被發現，這相當于宇宙只有33億年的歷史，僅為當前年齡的25%。JADES樣本中包含許多超新星，這些超新星在過去宇宙不到20億年的時候爆炸得更遠。它包括有史以來光譜證實的最遠的一個，紅移3.6。它的祖恒星在宇宙只有18億年的時候爆炸了。圖像：uux.cn/NASA、ESA、CSA、STScI、JADES協作
太空望遠鏡的圖像顯示了數百個不同顏色、形狀和大小的物體散布在太空的黑色背景上，其中約80個物體用綠色圈出。
“超新星發現機器”
為了做出這些發現，該團隊分析了作為JWST高級河外深探測（JADES）計劃的一部分獲得的成像數據。韋布是發現極遠超新星的理想之選，因為它們的光被拉伸到更長的波長——這一現象被稱為宇宙學紅移。
在韋布發射之前，只有少數超新星在紅移2以上被發現，這相當于宇宙只有33億年的歷史，僅為當前年齡的25%。JADES樣本中包含許多超新星，這些超新星在過去宇宙不到20億年的時候爆炸得更遠。
此前，研究人員使用美國國家航空航天局的哈勃太空望遠鏡觀察宇宙處于“年輕人”階段的超新星。通過JADES，科學家們看到了宇宙“十幾歲”或“十幾歲前”時的超新星。未來，他們希望回顧宇宙的“蹣跚學步”或“嬰兒”階段。
為了發現超新星，研究小組比較了間隔一年拍攝的多張圖像，并尋找這些圖像中消失或出現的來源。這些觀察到的亮度隨時間變化的物體被稱為瞬變，超新星是一種瞬變。總的來說，JADES瞬態調查樣本團隊在一片只有一粒米那么厚的天空中發現了大約80顆超新星。
馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所（STScI）的隊友、美國國家航空航天局愛因斯坦研究員賈斯汀·皮雷爾說：“這真的是我們第一次對高紅移宇宙進行瞬態科學研究。”。“我們正在努力確定遙遠的超新星是否與我們在附近宇宙中看到的有根本不同或非常相似。”
Pierel和STScI的其他研究人員提供了專家分析，以確定哪些瞬變實際上是超新星，哪些不是，因為它們看起來往往非常相似。
該團隊發現了許多高紅移超新星，包括有史以來光譜證實的最遠的一顆，紅移3.6。它的祖恒星在宇宙只有18億年的時候爆炸了。這就是所謂的核心坍塌超新星，大質量恒星的爆炸。
這幅馬賽克顯示了JADES（JWST高級河外深巡天）計劃數據中確定的大約80個瞬變或亮度變化的物體中的三個。大多數瞬變是恒星或超新星爆炸的結果。通過比較2022年和2023年拍攝的圖像，天文學家可以定位最近爆炸的超新星（如前兩列中所示的例子），或者已經爆炸且光線正在消退的超新星。每顆超新星的年齡都可以根據其紅移（用“z”表示）來確定。最遙遠的超新星的光紅移3.8，起源于宇宙只有17億年的時候。紅移2.845對應于大爆炸后23億年的時間。最接近的例子，紅移0.655，顯示了大約60億年前離開星系的光，當時宇宙的年齡剛剛超過其當前年齡的一半。圖像：uux.cn/NASA、ESA、CSA、STScI、C.DeCoursey（亞利桑那大學）、JADES合作
揭示遙遠的Ia型超新星
天體物理學家特別感興趣的是Ia型超新星。這些爆炸的恒星是如此明亮，以至于它們被用來測量遙遠的宇宙距離，并幫助科學家計算宇宙的膨脹率。研究小組確認了至少一顆紅移2.9的Ia型超新星。115億年前，當宇宙只有23億年的歷史時，這次爆炸產生的光開始向我們傳播。光譜證實的Ia型超新星之前的距離記錄是1.95的紅移，當時宇宙有34億年的歷史。
科學家們急于分析高紅移的Ia型超新星，看看它們是否都具有相同的內在亮度，而不管距離如何。這一點至關重要，因為如果它們的亮度隨紅移而變化，它們就不是測量宇宙膨脹率的可靠標志。
Pierel分析了這顆在紅移2.9時發現的Ia型超新星，以確定其內在亮度是否與預期不同。雖然這只是第一個這樣的物體，但結果表明沒有證據表明Ia型亮度會隨著紅移而變化。還需要更多的數據，但目前，基于Ia型超新星的關于宇宙膨脹率及其最終命運的理論仍然完好無損。Pierel還在美國天文學會第244次會議上介紹了他的發現。
展望未來
早期的宇宙是一個非常不同的地方，有著極端的環境。科學家們希望看到來自恒星的古老超新星，這些恒星所含的重化學元素比太陽等恒星少得多。將這些超新星與當地宇宙中的超新星進行比較，將有助于天體物理學家了解早期的恒星形成和超新星爆炸機制。
領導JADES超新星光譜分析的STScI研究員Matthew Siebert說：“我們本質上是在打開一扇關于瞬態宇宙的新窗口。”。“從歷史上看，每當我們這樣做時，我們都會發現非常令人興奮的事情——那些我們沒有想到的事情。”
JADES團隊成員、圖森亞利桑那大學的研究教授Eiichi Egami說：“因為韋布非常敏感，它幾乎在它指向的任何地方都能發現超新星和其他瞬變。”。“這是與韋布一起對超新星進行更廣泛調查的第一個重要步驟。”
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是世界上首屈一指的空間科學天文臺。韋布正在解開我們太陽系中的謎團，展望其他恒星周圍的遙遠世界，探索我們宇宙的神秘結構和起源以及我們在其中的位置。韋布是由美國國家航空航天局及其合作伙伴歐空局和加拿大航天局領導的一個國際項目。