SETI 研究所宣布了詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 对超新星遗迹仙后座 A (Cas A) 的最新发现。这些对银河系中已知最年轻核心坍缩超新星的观测，为超新星喷出物中分子和尘埃的形成和毁灭提供了深刻见解。这项研究的发现改变了我们对 JWST 在宇宙大 3 亿年后探测到的星系中早期宇宙尘埃形成的理解。研究人员认为超新星，例如形成仙后座 A 的超新星，是遥远高红移星系中尘埃的重要来源。这些新见解挑战了尘埃主要起源于当今星系渐近巨星分支 (AGB) 上的中等质量恒星的信念。

“詹姆斯·韦伯太空望远镜近透视 成像和光谱仪探测到的一氧化碳辐射如此明亮，令人惊叹不已，显示出几十个 CO 基本振颤线的正弦模式，”领导这项研究的 SETI 研究所研究科学家 Jeohghee Rho 博士说。“这些图案看起来像是人工生成的。”

主要发现包括：

分子 CO 形成：数据显示外层 CO 气体比氩气多，这意味着 CO 分子在反向冲击后再次形成。这些数据对于了解超新星后冷却和尘埃形成的方式非常重要。图像表明 CO 分子在冲击后重新形成，可能保护了喷出物中的尘埃。

详细光谱：天体 A 中两个重要区域的 NIRSpec-IFU 光谱显示了元素形成方式的差异。这两个区域都有强烈的 CO 气体信号，并显示出各种电离元素，如氩、硅、钙和镁。由于 CO 分子速度高，基本 CO 线是 CO 基本振动线的几十条正弦图案，下方有连续线。

温度洞察：根据 CO 气体的排放情况，研究表明温度约为 1080 K。这有助于我们了解超新星中的尘埃、分子和高度电离的气体如何相互作用。然而，作者还发现了高旋转(J=90)线中的振动线，其特征出现在 4.3-4.4 微米之间。这些线表明存在更热(4800 K)的温度成分，这意味着 CO 的形成和重组同时发生。使用新的 JWST 光谱首次在 Cas A 中看到了如此高旋转水平的 CO。

超新星，例如距离我们 11,000 光年的 Cas A，是一颗大质量恒星在大约 350 年前生命结束时发生的。这种超新星被称为核心坍缩超新星，当恒星的核燃料耗尽时，恒星内部会因重力而向内坍缩。这种坍缩的反弹会将恒星的外壳吹入太空，的光芒可能超过整个星系。

弗吉尼亚理工大学助理教授克里斯·阿什尔 (Chris Ashall) 表示：“在年轻的超新星遗迹中发现如此热的 CO 确实令人惊叹，这表明发生数千年后 CO 仍在形成。将这些令人印象深刻的数据集与詹姆斯·韦伯太空望远镜早期对超新星的观测相结合，将使我们能够以前所未有的方式了解分子和尘埃形成的途径。”

突破性的图像和光谱技术

观测利用了詹姆斯·韦伯太空望远镜的近透视 摄像仪 (NIRCam) 和中透视 仪 (MIRI)，以及详细的近透视 光谱仪 (NIRSpec)-积分场单元 (IFU) 光谱。该团队绘制了 Cas A 内同步辐射(带电粒子(如电子)在强磁场中加速到高速时发出的光)、富含氩的喷出物和一氧化碳 (CO) 分子的复杂结构。图像显示了非常详细和复杂的壳、孔和细丝图案，突显了詹姆斯·韦伯太空望远镜的强大功能。

韩国首尔大学研究生 Seong Hyun Park 与 Rho 一起对 CO 特性进行了建模。

新的观测结果突显了超新星遗迹复杂且相互竞争的分子形成和破坏过程。虽然 CO 分子不会直接导致尘埃形成，但它们是最终导致尘埃凝结的冷却和化学过程的关键指标。

虽然这项研究提供了新的视角，但关于超新星对早期宇宙尘埃形成的贡献程度的争论仍在继续。研究人员将继续通过未来的观察和研究探索这些现象，以揭开宇宙尘埃和分子形成的奥秘。

该研究结果本周以通讯形式发表在《天体物理学杂志》上。