詹姆斯韋伯太空望遠鏡在爆炸前發現了隱藏的紅巨星

西北大學的查理·基爾帕特里克說：“幾十年來，我們一直試圖準確地確定紅超巨星爆炸的樣子。”研究負責人表示：“直到現在，通過 JWST，我們才終於獲得了高質量的數據和紅外觀測數據，使我們能夠準確地判斷爆炸的紅超巨星的類型及其周圍環境。”我們正在等待這種情況的發生——等待 JWST 已經觀測到的超新星在星系中爆炸。我們結合了哈勃和 JWST 數據集，首次全面描述了這顆恆星的特徵。 ”

基爾帕特里克是西北跨學科天體物理調查與研究中心的研究助理教授。他是大質量恆星生命週期方面的專家。他的合著者、西北大學溫伯格藝術與科學學院物理和天文學研究生阿斯溫·蘇雷什（Aswin Suresh）在分析中發揮了關鍵作用。

有史以來最紅的塵埃的來源。

該團隊於 2025 年 6 月 29 日使用全天自動超新星巡天首次探測到這顆超新星，名為 SN2025pht。該事件的光線來自附近的螺旋星系 NGC 1637，距離地球約 4000 萬光年。

通過比較哈勃望遠鏡和 JWST 爆炸前後拍攝的 NGC 1637 圖像，基爾帕特里克、蘇雷什和他們的合作者確定了這顆祖星的位置。它立即以鮮紅色和深紅色脫穎而出。儘管這顆恆星發出的光大約是太陽的 100,000 倍，但它的大部分光都被周圍的塵埃阻擋了。塵埃層非常緻密，以至於這顆恆星在可見光下看起來比之前想像的要暗 100 倍。這是因為灰塵阻擋了更短、更藍的波長。恆星的外觀變成非常微紅的顏色。

蘇雷什說：“這是我們所見過的以超新星形式爆炸的最塵埃、最紅的紅超巨星。”

生命盡頭的大質量恆星 紅巨星是宇宙中最大的恆星之一。當它們的核心塌陷時，它們會爆炸成II型超新星，留下中子星或黑洞。最熟悉的紅巨星的例子是參宿四。它是獵戶座肩膀上的一顆亮紅色恆星。

“SN2025pht 令人驚訝，因為它看起來比其他紅巨星更紅。我們已經看到了超新星爆炸，”基爾帕特里克補充道。這告訴我們，之前的爆炸中發出的光可能比我們想像的要多得多。這是因為我們目前沒有 JWST 可以提供的相同質量的紅外數據。 ”

隱藏在塵埃中的線索

大量的塵埃可能有助於解釋為什麼天文學家試圖找出紅巨星的起源。大多數以超新星形式爆炸的大質量恆星都是天空中最亮、最亮的天體之一。理論上，它們在爆炸之前應該很容易被發現。但事實並非如此。

天文學家注意到，最古老、質量最大的恆星也可能擁有最多的塵埃。這些厚厚的塵埃雲可能會使恆星的光線變暗，以致無法察覺。新的 JWST 觀測結果支持了這一假設。

“我對這種解釋有爭議。但我認為我們不會看到像 SN2025pht 這樣的極端例子，”基爾帕特里克說。 “這可以解釋為什麼這些超巨星失踪了，因為它們往往有更多的塵埃。”

除了灰塵的存在之外，灰塵的成分也令人驚訝。然而，紅巨星往往會產生富含氧的矽酸鹽塵埃。但這顆行星的塵埃中充滿了碳。這表明恆星最後幾年的強烈對流可能從內部深處挖出了碳。這改善了它的表面並改變了恆星產生的塵埃的類型。

基爾帕特里克說：“我們觀測到的紅外波長與重要的矽酸鹽塵埃特徵重疊，這是一些紅巨星光譜的特徵。” “這告訴我們，風中含有更多的碳和更少的氧氣。對於如此質量的紅巨星來說，這是相當令人驚訝的。”

恆星爆炸的新時代

這項新研究標誌著天文學家首次使用 JWST 直接識別超新星祖星。這為更多發現打開了大門。通過捕獲近紅外和中紅外光譜的光，JWST 可以揭示隱藏的恆星，並識別有關最大質量恆星如何生存和死亡的缺失部分。

該團隊目前正在尋找未來可能爆炸為超新星的類似紅超巨星。美國宇航局南希·格雷斯·羅馬太空望遠鏡即將進行的一項調查可能有助於這一搜索。羅曼將擁有紅外波長的分辨率、靈敏度和覆蓋範圍來觀察這些恆星。當它們在生命即將結束時排出大量灰塵時，可以看到它們的波動。

基爾帕特里克說：“隨著 JWST 的發射和羅馬衛星的發射，這是研究大質量恆星和超新星起源的激動人心的時刻。” “數據的質量和新發現，我們所做的將優於我們過去 30 年來觀察到的任何事情。”

這項名為“NGC 1637 中的 II 型 SN 2025pht：一顆富含碳的恆星塵埃的紅巨星是 JWST 首次探測到超新星祖星”的研究得到了美國國家科學基金會的支持。 （獎項編號 AST-2432037）