韦伯望远镜探测罕见钙强超新星SN 2024uj，揭示氦与分子惊喜

精选图片： SN 2024uj发射谱线的JWST NIRSpec光谱数据可视化；图片来源：NASA/ESA/CSA

詹姆斯·韦伯太空望远镜将其红外线目光投向了一类最稀有、最神秘的恒星爆炸，揭示了钙强瞬变天体SN 2024uj中意想不到的复杂性。这些观测结果作为arXiv新系列的第一篇论文发表，标志着JWST首次研究钙强瞬变天体（CaST），并已推翻了对这些事件本质的关键假设。

SN 2024uj在NGC 3566星系中被发现，距离约60兆秒差距（约1.96亿光年），位于其宿主星系中心22.7角秒处，，一个距离最近的大规模恒星形成区约6.6千秒差距的偏远环境。这种孤立性是CaST的标志性特征，已经暗示了一个不寻常的前身天体。

钙强瞬变天体是一类罕见的恒星爆炸子类，其定义是在星云阶段（膨胀碎片变得光学薄时）与氧相比存在异常强的禁戒钙发射。它们光度暗淡、演化迅速，占据新星和正常超新星之间的光度间隙。迄今为止仅分类了约15到20个此类事件。

它们的稀有性与科学重要性相匹配。CaST既不完全符合热核超新星范式，也不完全符合核心坍缩超新星范式，使其成为探索奇异恒星死亡通道的有力探针。它们还产生大量的钙，，生命所必需的元素。

JWST的NIRSpec仪器在爆炸后150天观测了SN 2024uj，波长范围0.96至5.1微米，揭示了几项首次检测。

1.083和2.058微米处的氦发射线具有高度不对称的多分量结构，速度超过每秒5,000公里，并在每秒1,500公里处有一个强而窄的峰值。这表明氦分布在整个喷出物中但集中在偏离中心的位置，暗示了在大质量恒星的核心坍缩爆炸中极难产生的化学混合程度。

该论文还报告了在任何CaST中首次检测到分子一氧化碳发射，在4.5至5.1微米之间的基带中观测到。2.5微米以上的上升连续谱与MIRI在10微米处的检测相结合，提供了喷出物内尘埃形成的证据。

研究人员将观测数据与两个竞争模型进行了比较：经历核心坍缩的大质量剥离氦星，以及白矮星的热核爆炸。结果是决定性的。

即使在核心坍缩模型中将钙丰度人为提高到氦质量的1%，产生的钙发射也远远弱于爆炸后17天的观测结果。相比之下，热核白矮星模型在那些早期自然产生了强烈的钙发射。每秒1,500公里处的窄氦峰可能追踪了从白矮星双星系统中的伴星剥离的物质，这是在某些Ia型超新星中看到的特征。

证据强烈指向涉及至少一颗低质量、部分富氦白矮星的热核爆炸。论文的结论：SN 2024uj很可能是这种爆轰的结果，具有低喷出物质量（0.61太阳质量）、低镍-56质量（0.0136太阳质量）和低动能。

这些发现表明，钙强瞬变天体是一个异质群体，一些事件来自核心坍缩，其他事件，，如SN 2024uj，，来自热核白矮星合并。JWST的中红外光谱学开辟了新的诊断窗口：氦谱线轮廓、分子CO和尘埃发射现在可作为理解这些奇异爆炸的工具。

在CaST喷出物中检测到尘埃形成表明，这些稀有事件可能为宇宙尘埃库存做出贡献，而分子CO的检测为研究连接新星和超新星的环境中的分子形成打开了大门。

该论文可在arXiv上获取（ID：2607.00111），是计划中利用JWST研究钙强瞬变天体的系列论文的第一篇。

来源

Khan, R. et al. “JWST Observations of the Calcium-Strong Transient SN 2024uj.” arXiv:2607.00111 (2026).

婷翻译