用 JWST 探测首批超新星的策略

对不稳定性超新星（PISNe）是大质量、低金属丰度恒星的极亮爆发。由于其高爆炸能量，它们有可能被观测到高红移处，从而提供再电离前宇宙的探针。詹姆斯·韦伯空间望远镜上的近红外相机 NIRCam 非常适于探测其红移后的紫外辐射。我们计算了高红移 PISNe 的测光特征，并推导了识别其瞬时辐射与可能余辉的最优探测策略。我们区分了 PISNe 与其他可能具有相似测光特征的源，如活动星系核或高红移星系。我们证明，最大化每单位曝光时间内 PISN 光变曲线可见时间的优化策略由宽波段滤光片 F200W 和 F356W 及 600s 曝光时间组成。对于此类曝光，我们预期在 $z \lesssim 7.5$ 处每至少 50,000 个不同视场有一个 PISN，这可通过并行观测和广泛档案搜索实现。由星云发射与回响引起的 PISN 余辉非常暗弱，需要不切实际的长曝光时间才能唯一识别。然而，该余辉可见数百年，比瞬时辐射长约两个数量级，使 PISNe 成为未来更强大望远镜的有望目标。