摘要：使用詹姆斯韦伯太空望远镜 （JWST），天文学家发现了有史以来最遥远、也是最早的杀星超新星之一。这次爆炸在宇宙大爆炸后大约 20 亿年震撼了宇宙，标志着这样一颗巨星的死亡。这颗超新星是 JWST 高级深银河系外巡天 （JADES） 计划的一部分，可以帮助科学家
詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）发现了最早、最遥远的超新星之一，它标志着一颗质量是太阳20倍的恒星怪物的死亡。
超新星的插图，以及 JWST 在 2022 年和 2023 年看到的超新星 2023adsv 的图像（图片来源：https://www.space.com/James-Webb-Space-Telescope-earliest-distant-supernova）
早期宇宙中的超新星只是撞击不同。尤其是当爆炸的恒星是质量是太阳 20 倍的恒星怪物时。
使用詹姆斯韦伯太空望远镜 （JWST），天文学家发现了有史以来最遥远、也是最早的杀星超新星之一。这次爆炸在宇宙大爆炸后大约 20 亿年震撼了宇宙，标志着这样一颗巨星的死亡。
这颗超新星是 JWST 高级深银河系外巡天 （JADES） 计划的一部分，可以帮助科学家为他们目前正在构建的恒星生命和死亡的宇宙图景添加更多细节。
这颗超新星被命名为 AT 2023adsv，大约在 114 亿年前在一个巨大的早期星系中爆发。令人兴奋的是，这次恒星爆炸可能与最近在本地宇宙中发生的超新星有些不同。特别是，高能爆炸似乎过于猛烈。
“第一颗恒星与今天的恒星有很大不同。它们很大，很热，而且它们有真正巨大的爆炸，“JADES 团队成员、太空望远镜科学研究所 （STScI） 研究员大卫·库尔特 （David Coulter） 周一（1 月 13 日）在马里兰州国家港口举行的美国天文学会 （AAS） 第 245 次会议上说。“我们不知道 JWST 会发现多少 [超新星]，但我们可以开始推动这些第一批恒星的开始，并希望看到它们的爆炸。”
与现代宇宙相比，早期宇宙相对枯燥，尤其是考虑到它的化学成分。那是因为它主要是氢，氢是最轻和最简单的元素，还有一些氦，第二轻的元素。在婴儿宇宙中，只存在少量较重的元素，天文学家将它们称为“金属”，这在某种程度上令人困惑。
第一代恒星，被称为种群 III 星（也许不是你想象的种群 I 星），诞生于这种成分轻的宇宙汤中的过密斑块。这些恒星开始将氢和氦融合成更重的元素。
当质量最大的恒星（质量超过太阳的 8 倍）耗尽核聚变的燃料供应时，它们的核心坍缩，形成黑洞或中子星，而它们富含金属的外层在超新星爆炸中被炸掉。
这个过程在第一个含有重元素的星系中播种了氢云和氦云。这意味着，当这些丰富的云中过密集的斑块坍塌产生新的恒星时，第二代恒星（种群 II）比第一代更富含金属。
JADES Deep Field 使用 NASA 的詹姆斯韦伯太空望远镜 （JWST） 的观测数据，显示了新发现的超新星爆炸的位置（图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、JADES Collaboration）
这种情况重复了，诞生了第三代金属含量更高的恒星。这是第三代恒星，即 I 族群恒星（同样，不是你所期望的 Pop III 星），我们的恒星，太阳，属于它。
然而，虽然这看起来像是宇宙历史的重演，但第一轮超新星却有所不同。
科学家们认为，这些恒星缺乏金属的性质会导致它们的寿命缩短。它还会使标志着这些生命结束的超新星爆炸比后来的后代恒星的死亡更加猛烈。
这些早期超新星应该非常明亮，因此对 JWST 可见。事实上，研究最早星系诞生和演化的 JADES 合作组织迄今已经发现了 80 多颗古老的超新星。
“研究遥远的超新星爆炸是探索这些早期星系中居住的单个恒星的唯一方法，”团队成员、亚利桑那大学图森分校研究员克里斯塔·德科西（Christa DeCoursey）在一份声明中说。“探测到的绝对数量加上与这些超新星的距离很远，这是我们调查中最令人兴奋的两个结果。”
AT 2023adsv 的化学成分意味着它是这些超新星中最早的超新星之一。
“这颗超新星距离我们很远，因此时间很久，以至于当光第一次来到我们身边时，宇宙还不到 20 亿年，”库尔特继续说道。“这意味着这道光在太阳形成之前就已经传播了 60 亿年。
“所以这颗超新星也发生在一个似乎与我们今天主星生活的环境大不相同的环境中。”
AT 2023adsv，在红移为 3.6 的星系中发现的超新星。它的祖先在宇宙只有 20 亿年的时候就发生了星际爆炸。（图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、JADES Collaboration）
虽然 AT 2023adsv 确实类似于早期宇宙中金属贫乏的环境，爆炸发射它的恒星就是在其中诞生的，但有一两个转折。
“它似乎是在类似原始环境中观察到的局部超新星的近亲，”库尔特在声明中说。“然而，相似之处就止于此——2023adsv 似乎曾经是一颗质量特别大的恒星，可能高达我们太阳质量的 20 倍。”
如此巨大的恒星在本地和当代宇宙中都很少见。2023ADSV 也爆炸了，其能量大约是附近大质量恒星引发的平均超新星的两倍。
“2023adsv 的高爆炸能量可能表明超新星爆炸的特性在早期宇宙中可能有所不同，但我们需要更多的观测来证实这一想法，”团队成员、日本国家天文台理论家 Takashi Moriya 说。
JWST 将在 2026 年参与寻找最早和最遥远的宇宙爆炸，届时 NASA 将发射其下一个主要太空望远镜 Nancy Grace Roman Space Telescope。
目前的估计表明，罗曼的宽广视野将定位数千颗早期超新星，供 JWST 敏感的红外眼进行磨练和研究。
该团队的研究在周一举行的 AAS 第 245 次会议上进行了介绍，预印本论文可在存储库站点 arXiv 上获得。
来源：方瓶科学