天文学家借助詹姆斯·韦伯太空望远镜，终于在一颗巨型红色超巨星爆炸前将其识别出来，并揭示出许多此类恒星巨擘都隐匿于厚重的尘埃云之后。

由西北大学天文学家领衔的一个研究小组，捕捉到了濒死恒星在爆炸前瞬间的最清晰影像。

借助美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），该国际研究团队首次在中红外光下确定了超新星的源头，即其前身星。当这些来自詹姆斯·韦伯太空望远镜的新观测数据与哈勃太空望远镜先前拍摄的图像相结合时，科学家们证实，这场爆炸源自一颗被意外发现的尘埃层所环绕的巨大红超巨星。

解开恒星之谜

这一发现或许有助于解开一个长期存在的谜团：为何鲜少观测到大型红超巨星发生爆炸。根据理论模型，这些巨型恒星本应是大多数核心坍缩型超新星的主角。新研究表明，其中许多恒星确实发生了爆炸，只是被厚厚的尘埃云遮蔽，其可见光无法穿透。得益于詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的红外观测能力，天文学家如今得以穿透尘埃，揭示这些隐匿的恒星死亡现象，使理论与观测更加契合。

今日（10月8日）发表于《天体物理学杂志快报》的这项研究，标志着詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）首次成功识别出超新星爆发前的原始恒星。

“数十年来，我们一直试图确切弄清红超巨星爆炸究竟是何模样，”西北大学负责该研究的查理·基尔帕特里克说道，“直到如今，借助詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），我们才终于获取了高质量的数据和红外观测结果，得以精确判定爆炸的红超巨星所属的具体类型，以及它所处的直接环境状况。我们一直期盼着这一刻的到来——期盼着超新星在詹姆斯·韦伯太空望远镜已观测过的星系中爆发。我们首次将哈勃望远镜与詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据集相结合，对这颗恒星进行了全面剖析。”

基尔帕特里克是西北大学天体物理学跨学科探索与研究中心的研究助理教授，专研大质量恒星的生死奥秘。西北大学文理学院物理学与天文学专业的研究生、基尔帕特里克研究小组成员阿斯温·苏雷什是该论文的关键合著者。

有史以来观测到的颜色最红、尘埃最多的始祖星体

2025年6月29日，天文学家借助全天空自动超新星巡天计划，首次探测到了一颗被命名为SN2025pht的超新星。其光芒源自一个名为NGC 1637的邻近星系，该星系距离地球4000万光年。

通过对比哈勃望远镜与詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在NGC 1637星系中该恒星爆炸前后拍摄的图像，基尔帕特里克、苏雷什及其团队成员找到了SN2025pht的前身星。这颗星甫一映入眼帘便令人惊叹——它异常明亮，且红得不可思议。尽管这颗星的亮度约为太阳的10万倍，但周围弥漫的尘埃却遮蔽了其大部分光芒。事实上，这层尘埃帷幕如此厚重，以至于在可见光下，这颗星看起来比没有尘埃遮挡时要暗淡100倍以上。又因尘埃阻隔了波长较短、颜色偏蓝的光线，这颗星也呈现出令人惊异的红色。

蒙尘之星

苏雷什说：“这是我们所观测到的，在爆炸成为超新星的红超巨星中颜色最红、尘土最多的一个。”

大质量恒星在生命晚期会演变为红超巨星，它们是宇宙中体积最大的恒星之一。当其核心坍缩时，会以II型超新星的形式爆发，最终留下中子星或黑洞。红超巨星中最广为人知的代表，便是猎户座肩部那颗明亮的红色恒星——参宿四。

基尔帕特里克补充道：“SN2025pht令人诧异，因为它比我们此前观测到的几乎所有以超新星形式爆发的红超巨星都要红得多。”“这告诉我们，先前的爆炸可能比我们想象的更为明亮，因为我们此前没有JWST现在所能提供的这种高质量红外数据。”

为何红超巨星近在咫尺却难以察觉

这场尘埃“洪流”或许能解释天文学家为何一直难以寻觅到红超巨星的前身星。大多数以超新星形式爆发的大质量恒星，都是夜空中最为明亮耀眼的天体。因此，从理论上讲，在它们爆发之前，应该很容易被观测到。但实际情况却并非如此。

天文学家推测，那些质量最大的衰老恒星或许也是尘埃最多的。这些厚厚的尘埃层可能会将恒星发出的光遮挡至完全无法探测到的程度。詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的最新观测结果支持了这一假设。

基尔帕特里克表示：“我一直支持这种解释，但就连我也没想到会看到像SN2025pht这样极端的例子。”“这就可以解释为何那些质量更大的超巨星不见了，因为它们往往布满尘埃。”

尘埃成分令人惊异

除了尘埃本身的存在令人惊讶外，其构成成分同样出人意料。通常，红超巨星倾向于生成富含氧的硅酸盐尘埃，但这颗恒星的尘埃却富含碳元素。这表明，在恒星生命的最后几年里，其内部强大的对流作用可能将深处的碳元素带至表面，使表面碳元素含量增加，进而改变了其生成尘埃的类型。

基尔帕特里克说：“我们所观测到的红外波长与某些红色超巨星光谱特有的重要硅酸盐尘埃特征相吻合。这表明，该恒星风富含碳元素，而氧元素相对较少，对于这种质量的红色超巨星而言，这一发现也颇令人意外。”

超新星爆发的新纪元

这项新研究标志着天文学家首次利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）直接识别出了一颗超新星的前身星，为更多发现打开了大门。詹姆斯·韦伯太空望远镜能够捕捉近红外和中红外光谱的光，从而揭示隐藏的恒星，并为我们了解最大质量恒星的诞生与消亡过程提供缺失的拼图。

目前，该团队正在搜寻未来可能爆发为超新星的类似红超巨星。美国国家航空航天局（NASA）即将发射的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜所进行的观测，或将助力这一搜寻工作。罗曼望远镜具备高分辨率、高灵敏度以及红外波段覆盖能力，能够观测到这些恒星，并有可能见证它们在生命末期大量喷发尘埃时所呈现出的变光特性。

基尔帕特里克表示：“随着詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射以及即将问世的罗曼太空望远镜，当下正是研究大质量恒星与超新星前身星的激动人心之时。我们将获取的数据质量与新发现，将超越过去30年间的所有观测成果。”

参考文献：《NGC 1637星系中的II型超新星2025pht：首颗被詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）探测到的富含碳星周尘埃的红超巨星——超新星前身星》，作者：查尔斯·D·基尔帕特里克、阿斯温·苏雷什、凯尔·W·戴维斯、玛丽亚·R·德劳特、瑞安·J·福利、亚历山大·加利亚诺、温·V·雅各布森-加兰、拉夫吉特·考尔、柯尔斯蒂·塔加特和杰森·巴斯克斯，2025年10月8日，发表于《天体物理学杂志快报》。 DOI：10.3847/2041-8213/ae04de

该研究得到了国家科学基金会的资助（资助编号：AST-2432037）。