韦伯望远镜首次在邻近星系确认超新星前身恒星

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【本报记者 综合报道】

天文学家利用NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST),首次在一座邻近星系中确认了一颗超新星的前身恒星。这颗恒星是一颗被大量尘埃包裹的红色超巨星,此前在其他观测设备的图像中并未显现。

在NGC 1637中锁定超新星前身

相关研究对象为螺旋星系NGC 1637。联合使用韦伯和哈勃太空望远镜的观测图像显示,该星系右上区域为本次研究的重点。研究团队对比了超新星爆发前后同一位置的多幅图像:

  • 在爆发前的哈勃图像中,超新星位置并未见到对应恒星;
  • 在韦伯望远镜的图像中,同一位置则清晰显示出一颗红色超巨星;
  • 2025年7月的哈勃图像则记录了爆炸后的超新星余辉。

这次超新星事件编号为SN 2025pht,于2025年6月29日在NGC 1637中被发现。发现后,天文学界迅速调动多方观测资源对该超新星展开研究。

西北大学天文学家Charlie Kilpatrick及其同事则重点回溯档案数据,试图在超新星爆发前的观测资料中精确识别其前身恒星。研究团队利用韦伯望远镜中红外仪器(MIRI)和近红外相机(NIRCam)在2024年拍摄的NGC 1637图像,确认在SN 2025pht爆发位置正好存在一颗红色超巨星。

Kilpatrick表示,团队一直在等待这样一个机会,即在韦伯已观测过的星系中发生超新星爆发。他指出,通过结合哈勃与韦伯的数据集,研究人员得以首次对这颗前身恒星进行较为完整的刻画。

为“失踪红色超巨星”提供线索

参与研究的西北大学研究生Aswin Suresh称,这颗恒星是目前已知在爆炸前被直接观测到的红色超巨星中“最红、尘埃最丰富”的一个个例。研究团队认为,这种异常丰富的尘埃为天文学中长期存在的“失踪红色超巨星”问题提供了新的解释线索。

理论上,质量最大的恒星在演化末期应当最为明亮,且在爆发为超新星前应易于在观测图像中被识别。然而,实际观测中,这类大质量红色超巨星在超新星爆发前的图像中往往难以找到。

一种被提出的解释是:质量最大的老年恒星同时也是尘埃最丰富的恒星。如果这些恒星被大量尘埃包裹,其辐射光线可能被严重遮蔽,以致在可见光波段难以探测。韦伯望远镜对SN 2025pht的观测结果与这一假说相符。

Kilpatrick表示,他一直倾向于这种解释,但即便如此,也未预料到SN 2025pht前身恒星的尘埃环境会如此极端。他指出,这一案例有助于说明为何更大质量的红色超巨星在观测中“缺位”,原因可能在于它们往往被更厚重的尘埃包围。

意外发现富含碳的尘埃

研究团队还发现,包围这颗红色超巨星的尘埃可能富含碳元素。这一结果出乎预期,因为科学界通常认为此类环境中的尘埃应以硅酸盐为主。

研究人员推测,这些碳可能是在恒星爆炸前不久,从恒星内部被搅动并输运到外层形成的。Suresh表示,中红外观测在限定尘埃成分方面发挥了关键作用,使团队得以对尘埃类型作出更有约束力的判断。

相关研究论文已于2025年10月发表在《天体物理学快报》(The Astrophysical Journal Letters)上。论文题为《NGC 1637中II型超新星SN 2025pht:一颗富含碳的红色超巨星及其周围尘埃,作为JWST首次探测到的超新星前身恒星》,作者为Charles D. Kilpatrick等,刊号为992,L10,DOI为10.3847/2041-8213/ae04de。


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