当一颗恒星的燃料耗尽，它便会爆炸，一如插画里所描绘的场景。天文学家每年能看到千万次这样的爆炸，但它们大多距离地球很近。詹姆斯·韦布空间望远镜传回的新资料捕获了一系列来自早期宇宙的超新星，极大增加了远古爆炸事件的研究记录。| 图源：MEHAU KULYK, SCIENCE PHOTO LIBRARY
观察遥远的超新星，就像回望过去的时空。新发现的超新星爆发为天文学家带来了投向数十亿年前的宇宙的一瞥。现在，天文学家已经前所未有地发现了10倍多于以往的遥远超新星，有一些是迄今所观察到的最古老和最遥远的。这些发现源自NASA詹姆斯·韦布空间望远镜捕获的数据。天文学家本月更早的时候在举行于威斯康星州麦迪逊市的美国天文学会（American Astronomical Society）会议上公布：他们对韦布图像进行了分析，在一小片太空中就发现了大约80个超新星，其中许多都比先前已知的超新星更加遥远，代表了宇宙20亿岁时的青葱岁月。韦布望远镜是在宇宙中搜寻这些遥远光点的理想工具。马里兰州巴尔的摩市空间望远镜研究所（Space Telescope Science Institute）的天文学家贾斯汀·皮埃尔（Justin Pierel）参与了新研究，他说：“（韦布）是一台巨大的望远镜，它的集光区域比哈勃空间望远镜要大近10倍。”除了可以观察更大范围的天空，韦布还能更敏感地捕捉到表明出现超新星的较长波段的光。皮埃尔说：“我们本就知道存在这些模糊而遥远的超新星，但先前，我们无法看到它们。”
天文学家利用詹姆斯·韦布空间望远镜提供的数据，找到了亮度随时间变化的80个天体（绿圈）。这些被称为瞬态的天体大部分是恒星爆炸的结果（超新星）。爆炸发生时，宇宙大约只有20亿年的历史。| 图源：NASA, ESA, CSA, STSCI, JADES COLLABORATION
韦布更大的尺寸与更高的敏度让它可以捕获其他望远镜过去无法探测到的信息。未参与新研究的哈佛大学天文学家伊多·伯杰（Edo Berger）说：“我认为能在韦布的数据里重新找到这些超新星是非常棒的。”宇宙历史不同时期的恒星爆炸的记录正在增加，新数据也为之添砖加瓦。尽管在一小片天空中发现80个左右遥远超新星意义重大，但伯杰提到：“这与广域更浅层巡天发现的全部超新星相比只是很小一部分，此类巡天项目每年发现的超新星在1万以上。”不过那些超新星许多都比较年轻，而且距离地球更近。韦布的发现的显著意义在于揭示宇宙更深处的超新星，它们代表着宇宙历史上更为久远的过去。窥探历史
为了寻找更遥远因此也更古老的超新星，研究人员比对了一年内韦布拍摄的多幅图像。天文学家在这些图像中寻找出现或消失的光源，也就是专家们所说的“瞬态”。结果，他们不仅找到了十几个超新星，而且这些光的性质还表明，新发现的超新星是在向前推数十亿年的过去爆炸的。韦布能发现超新星，得益于宇宙学红移这一现象。当光在太空中传播，它的波长会像太妃糖一样被拉长，落入红外光谱，此时它对裸眼不可见，但使用合适的望远镜就可以看到。不同的红移特性对应着宇宙历史的不同时期，当今的宇宙对应的是红移0。红移数值越高，超新星的年龄就越大。因此，红移2表明一颗超新星来自宇宙年龄为33亿岁的时期，而最新发现的某个超新星的红移为3.6，这表明它形成于宇宙18亿岁的时期，据此可知，这个古老的超新星有120亿岁，是有史以来发现的最古老的一个。这一数据提供了一种方法，让我们可以了解早在地球诞生之前的宇宙是什么样子。皮埃尔说：“宇宙快有140亿岁了，而这些新发现的超新星来自宇宙尚只有几十亿岁的时候，相当于人类的少年时期。”洞察早期宇宙
新数据将为研究人员设下起点，由此出发调查早期宇宙特性、恒星的形成以及它们爆炸时发生了什么。皮埃尔提到，事实上，即便用上最厉害的望远镜，遥远恒星也往往黯淡到难以察觉。爆炸中的恒星则更加明亮，也更容易被发现。样本里特定类型的超新星或许也能带来新的认识。韦布至少探测到了一个被天文学家归为Ia型的超新星，这说明它们极为明亮，可用于测量太空中的漫长距离。“找到这些红移数值更高的超新星对宇宙测量很重要。”伯杰说，对于研究暗物质等现象也有很大的价值。恒星爆炸在我们生存的宇宙里非常关键。“如果恒星不爆炸，我们所知的生命就不会产生。”皮埃尔说。在宇宙远比现在更年轻的时候，地球上我们赖以生存的元素从这些爆炸中迸溅而出，形成了我们的星球和上面的生物存在的基础。尽管如此遥远，这些超新星仍然是我们自己的故事里必不可缺的一部分。
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