这是有史以来在太空中观测到的最明亮爆炸之一的艺术概念图。图片来源:美国国家航空航天局(NASA)欧洲空间局(ESA)美国国家科学基金会国家光学红外天文研究实验室(NSF's NOIRLab)马克·加里克(Mark Garlick)马赫迪·扎马尼(Mahdi Zamani)

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全球天文学家在研究早期宇宙方面取得了一项重大里程碑。他们利用詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST),识别出了一颗超新星——即大质量恒星爆炸性死亡的产物——其距离之遥远前所未见。

这次被称为GRB 250314A中的超新星(SN in GRB 250314A)的爆发,发生在宇宙仅约7.3亿岁时。这使其明确处于宇宙再电离时期,即第一批恒星和星系开始出现的阶段。该观测为研究宇宙历史这一形成阶段中大质量恒星如何终结生命,提供了一个罕见而直接的视角。

伽马射线暴指引方向

这项发现首次在学术论文《JWST揭示z≃7.3处伽马射线暴后的超新星》(《天文学与天体物理学》,704期,2025年12月)中报道。该事件最初引起关注,是因为2025年3月14日,天基多波段天文变源监测器(SVOM)探测到了一个强大的高能辐射闪光,即一次长时伽马射线暴(GRB)。随后,天文学家利用欧洲南方天文台甚大望远镜(ESO/VLT)确认了该源位于极远的距离。

JWST将爆炸与宿主星系分离

决定性的观测发生在爆发后约110天,当时詹姆斯·韦伯空间望远镜使用其近红外相机(NIRCAM)对准了该区域。这些图像使研究人员能够将超新星逐渐暗淡的光与其宿主星系更为微弱的光区分开来,这是确认爆炸性质的关键一步。

论文合著者、都柏林大学物理学院天体物理学家安东尼奥·马丁·卡里略博士(Dr. Antonio Martin Carrillo)解释了这一发现的重要性:“将大质量恒星死亡与伽马射线暴联系起来的关键观测证据,就是在同一片天区发现了一颗正在出现的超新星。几乎所有研究过的超新星都离我们相对较近,迄今为止只有少数例外。当我们确认了这颗超新星的年龄时,我们看到了一个独特的机会,可以探究当时的宇宙状况,以及那时存在并死亡的是何种类型的恒星。”

“我们利用基于本地宇宙中与伽马射线暴相关的超新星种群建立的模型,对其辐射应该是什么样子做出了一些预测,并据此提议用詹姆斯·韦伯空间望远镜进行新的观测。令我们惊讶的是,我们的模型效果非常好,观测到的超新星似乎与我们经常看到的恒星死亡过程非常吻合。我们还得以一瞥孕育了这颗垂死恒星的星系。”

一次出乎意料地熟悉的爆炸

测量表明,这颗遥远的超新星在亮度和光谱特征上与SN 1998bw非常匹配,后者是一颗著名的与伽马射线暴相关的超新星,其爆发位置离地球近得多。这种相似性表明,GRB 250314A背后的恒星,与在邻近宇宙中产生类似爆炸的大质量恒星并没有显著不同。

尽管这颗恒星形成于条件非常不同的环境中(包括金属丰度低得多),但它似乎以一种熟悉的方式走向了死亡。数据也排除了另一种亮度高得多的爆炸类型,例如超亮超新星(SLSN)。

重新思考第一代恒星

这些结果挑战了长期以来的观点,即最早的恒星产生的爆炸会比我们今天看到的明显更亮或更蓝。相反,这些发现指出,大质量恒星终结生命的方式在整个宇宙时间尺度上具有惊人的一致性。

虽然这一发现为理解早期宇宙中的恒星演化提供了一个重要的参考点,但它也提出了新的问题:为什么这些爆炸看起来如此一致?

该团队计划在未来一至两年内进行新一轮的詹姆斯·韦伯空间望远镜观测。到那时,这颗超新星应该会再变暗超过两个星等,从而更容易全面研究其微弱的宿主星系,并准确确认有多少光来自超新星本身。


文章标签: #超新星 #詹姆斯韦伯 #伽马射线暴 #早期宇宙 #恒星死亡

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