“韋布是遠(yuǎn)鏡一臺超新星發(fā)現(xiàn)機(jī)器，”斯圖爾特天文臺和圖森亞利桑那大學(xué)的打開三年級研究生克里斯塔·德庫西說。“探測的超新絕對數(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結(jié)果。”
德庫西在威斯康星州麥迪遜舉行的星科學(xué)的新窗美國天文學(xué)會第244次會議的新聞發(fā)布會上介紹了這些發(fā)現(xiàn)。
JADES深場使用美國國家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）拍攝的觀測結(jié)果，作為JADES（JWST高級銀河系外深探測）計(jì)劃的航空航天一部分。一個研究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（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)。它包括有史以來光譜證實(shí)的最遠(yuǎn)的一個，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高級河外深探測（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的波長——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，研究人員使用美國國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，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。總的來說，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、美國國家航空航天局愛因斯坦研究員賈斯汀·皮雷爾說：“這真的是我們第一次對高紅移宇宙進(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在附近宇宙中看到的有根本不同或非常相似。”
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)樗鼈兛雌饋硗浅Ｏ嗨啤?br>該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了許多高紅移超新星，包括有史以來光譜證實(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高級河外深巡天）計(jì)劃數(shù)據(jù)中確定的大約80個瞬變或亮度變化的物體中的三個。大多數(shù)瞬變是恒星或超新星爆炸的結(jié)果。通過比較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，以至于它們被用來測量遙遠(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。雖然這只是第一個這樣的物體，但結(jié)果表明沒有證據(jù)表明Ia型亮度會隨著紅移而變化。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)的理論仍然完好無損。Pierel還在美國天文學(xué)會第244次會議上介紹了他的發(fā)現(xiàn)。
展望未來
早期的宇宙是一個非常不同的地方，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：“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)，我們都會發(fā)現(xiàn)非常令人興奮的事情——那些我們沒有想到的事情。”
JADES團(tuán)隊(duì)成員、圖森亞利桑那大學(xué)的研究教授Eiichi Egami說：“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。”。“這是與韋布一起對超新星進(jìn)行更廣泛調(diào)查的第一個重要步驟。”
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。韋布正在解開我們太陽系中的謎團(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)和起源以及我們在其中的位置。韋布是由美國國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)的一個國際項(xiàng)目。
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