“韋布是遠(yuǎn)鏡一臺(tái)超新星發(fā)現(xiàn)機(jī)器，”斯圖爾特天文臺(tái)和圖森亞利桑那大學(xué)的打開三年級(jí)研究生克里斯塔·德庫(kù)西說(shuō)。“探測(cè)的超新絕對(duì)數(shù)量加上與這些超新星的遙遠(yuǎn)距離是我們調(diào)查中最令人興奮的兩個(gè)結(jié)果。”
德庫(kù)西在威斯康星州麥迪遜舉行的星科學(xué)的新窗美國(guó)天文學(xué)會(huì)第244次會(huì)議的新聞發(fā)布會(huì)上介紹了這些發(fā)現(xiàn)。
JADES深場(chǎng)使用美國(guó)國(guó)家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）拍攝的觀測(cè)結(jié)果，作為JADES（JWST高級(jí)銀河系外深探測(cè)）計(jì)劃的航空航天一部分。一個(gè)研究JADES數(shù)據(jù)的詹姆天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了大約80個(gè)亮度隨時(shí)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(jié)果。在這項(xiàng)調(diào)查之前，伯太蘇州外圍女模特平臺(tái)（外圍模特）外圍女（電話微信189-4469-7302）高端外圍預(yù)約快速安排90分鐘到達(dá)只有少數(shù)超新星在紅移2以上被發(fā)現(xiàn)，這相當(dāng)于宇宙只有33億年的歷史，僅為當(dāng)前年齡的25%。JADES樣本中包含許多超新星，這些超新星在過(guò)去宇宙不到20億年的時(shí)候爆炸得更遠(yuǎn)。它包括有史以來(lái)光譜證實(shí)的最遠(yuǎn)的一個(gè)，紅移3.6。它的祖恒星在宇宙只有18億年的時(shí)候爆炸了。圖像：uux.cn/NASA、ESA、CSA、STScI、JADES協(xié)作
太空望遠(yuǎn)鏡的圖像顯示了數(shù)百個(gè)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(gè)物體用綠色圈出。
“超新星發(fā)現(xiàn)機(jī)器”
為了做出這些發(fā)現(xiàn)，該團(tuán)隊(duì)分析了作為JWST高級(jí)河外深探測(cè)（JADES）計(jì)劃的一部分獲得的成像數(shù)據(jù)。韋布是發(fā)現(xiàn)極遠(yuǎn)超新星的理想之選，因?yàn)樗鼈兊墓獗焕斓礁L(zhǎng)的波長(zhǎng)——這一現(xiàn)象被稱為宇宙學(xué)紅移。
在韋布發(fā)射之前，只有少數(shù)超新星在紅移2以上被發(fā)現(xiàn)，這相當(dāng)于宇宙只有33億年的歷史，僅為當(dāng)前年齡的25%。JADES樣本中包含許多超新星，這些超新星在過(guò)去宇宙不到20億年的時(shí)候爆炸得更遠(yuǎn)。
此前，研究人員使用美國(guó)國(guó)家航空航天局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀察宇宙處于“年輕人”階段的超新星。通過(guò)JADES，科學(xué)家們看到了宇宙“十幾歲”或“十幾歲前”時(shí)的超新星。未來(lái)，他們希望回顧宇宙的“蹣跚學(xué)步”或“嬰兒”階段。
為了發(fā)現(xiàn)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(xiàn)的來(lái)源。這些觀察到的亮度隨時(shí)間變化的物體被稱為瞬變，超新星是一種瞬變。總的來(lái)說(shuō)，JADES瞬態(tài)調(diào)查樣本團(tuán)隊(duì)在一片只有一粒米那么厚的天空中發(fā)現(xiàn)了大約80顆超新星。
馬里蘭州巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所（STScI）的隊(duì)友、美國(guó)國(guó)家航空航天局愛(ài)因斯坦研究員賈斯汀·皮雷爾說(shuō)：“這真的是我們第一次對(duì)高紅移宇宙進(jìn)行瞬態(tài)科學(xué)研究。”。“我們正在努力確定遙遠(yuǎn)的超新星是否與我們?cè)诟浇钪嬷锌吹降挠懈静煌蚍浅Ｏ嗨啤！?br>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(shí)際上是超新星，哪些不是，因?yàn)樗鼈兛雌饋?lái)往往非常相似。
該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了許多高紅移超新星，包括有史以來(lái)光譜證實(shí)的最遠(yuǎn)的一顆，紅移3.6。它的祖恒星在宇宙只有18億年的時(shí)候爆炸了。這就是所謂的核心坍塌超新星，大質(zhì)量恒星的爆炸。
這幅馬賽克顯示了JADES（JWST高級(jí)河外深巡天）計(jì)劃數(shù)據(jù)中確定的大約80個(gè)瞬變或亮度變化的物體中的三個(gè)。大多數(shù)瞬變是恒星或超新星爆炸的結(jié)果。通過(guò)比較2022年和2023年拍攝的圖像，天文學(xué)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(jīng)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(jù)其紅移（用“z”表示）來(lái)確定。最遙遠(yuǎn)的超新星的光紅移3.8，起源于宇宙只有17億年的時(shí)候。紅移2.845對(duì)應(yīng)于大爆炸后23億年的時(shí)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(dāng)時(shí)宇宙的年齡剛剛超過(guò)其當(dāng)前年齡的一半。圖像：uux.cn/NASA、ESA、CSA、STScI、C.DeCoursey（亞利桑那大學(xué)）、JADES合作
揭示遙遠(yuǎn)的Ia型超新星
天體物理學(xué)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(lái)測(cè)量遙遠(yuǎn)的宇宙距離，并幫助科學(xué)家計(jì)算宇宙的膨脹率。研究小組確認(rèn)了至少一顆紅移2.9的Ia型超新星。115億年前，當(dāng)宇宙只有23億年的歷史時(shí)，這次爆炸產(chǎn)生的光開始向我們傳播。光譜證實(shí)的Ia型超新星之前的距離記錄是1.95的紅移，當(dāng)時(shí)宇宙有34億年的歷史。
科學(xué)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(nèi)在亮度，而不管距離如何。這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)槿绻鼈兊牧炼入S紅移而變化，它們就不是測(cè)量宇宙膨脹率的可靠標(biāo)志。
Pierel分析了這顆在紅移2.9時(shí)發(fā)現(xiàn)的Ia型超新星，以確定其內(nèi)在亮度是否與預(yù)期不同。雖然這只是第一個(gè)這樣的物體，但結(jié)果表明沒(méi)有證據(jù)表明Ia型亮度會(huì)隨著紅移而變化。還需要更多的數(shù)據(jù)，但目前，基于Ia型超新星的關(guān)于宇宙膨脹率及其最終命運(yùn)的理論仍然完好無(wú)損。Pierel還在美國(guó)天文學(xué)會(huì)第244次會(huì)議上介紹了他的發(fā)現(xiàn)。
展望未來(lái)
早期的宇宙是一個(gè)非常不同的地方，有著極端的環(huán)境。科學(xué)家們希望看到來(lái)自恒星的古老超新星，這些恒星所含的重化學(xué)元素比太陽(yáng)等恒星少得多。將這些超新星與當(dāng)?shù)赜钪嬷械某滦沁M(jìn)行比較，將有助于天體物理學(xué)家了解早期的恒星形成和超新星爆炸機(jī)制。
領(lǐng)導(dǎo)JADES超新星光譜分析的STScI研究員Matthew Siebert說(shuō)：“我們本質(zhì)上是在打開一扇關(guān)于瞬態(tài)宇宙的新窗口。”。“從歷史上看，每當(dāng)我們這樣做時(shí)，我們都會(huì)發(fā)現(xiàn)非常令人興奮的事情——那些我們沒(méi)有想到的事情。”
JADES團(tuán)隊(duì)成員、圖森亞利桑那大學(xué)的研究教授Eiichi Egami說(shuō)：“因?yàn)轫f布非常敏感，它幾乎在它指向的任何地方都能發(fā)現(xiàn)超新星和其他瞬變。”。“這是與韋布一起對(duì)超新星進(jìn)行更廣泛調(diào)查的第一個(gè)重要步驟。”
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是世界上首屈一指的空間科學(xué)天文臺(tái)。韋布正在解開我們太陽(yáng)系中的謎團(tuán)，展望其他恒星周圍的遙遠(yuǎn)世界，探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們?cè)谄渲械奈恢谩ｍf布是由美國(guó)國(guó)家航空航天局及其合作伙伴歐空局和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際項(xiàng)目。
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