Massive stjerner i det tidlige univers kan have været stamfædre til supermassive sorte huller

Nylige observationer har vist, at der er et supermassivt sort hul i midten af ​​hver galakse. Imidlertid, hvad er oprindelsen af ​​disse supermassive sorte huller? Det er stadig et mysterium i dag. Et internationalt forskerhold ledet af National Astronomical Observatory of Japan og Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) i Taiwan har forudsagt en ekstrem supernova fra en supermassiv stjerne, mulig stamfader til supermassive sorte huller. Deres beregning antydede, at denne supernova kan observeres af James Webb Space Telescope (JWST), der vil blive opsendt ved udgangen af ​​2021.

At studere dannelsen af ​​supermassive sorte huller er et væsentligt emne i moderne astrofysik. Den førende teori foreslår frøene til supermassive sorte huller dannet efter døden af ​​de første massive stjerner i det tidlige univers, og så fortsatte disse frø med at akkumulere den omgivende gas og blev til sidst dannet til supermassive sorte huller i dag. Imidlertid, denne teori blev udfordret, fordi de mest massive stjerner observeret i lokaluniverset er omkring et eller to hundrede solmasser. Hvis de første stjerner med et par hundrede solmasser dør som sorte huls frø, som skal opretholde den højeste tilvæksteffektivitet for at danne de supermassive sorte huller, der observeres i dag. Men det er meget svært at opretholde en høj tilvækst i et realistisk miljø.

Assistentforsker, Ke-Jung Chen fra ASIAA Taiwan foreslog en relativistisk ustabilitetssupernova fra en primordial supermassiv stjerne (10 ⁴ –10 ⁵ solmasser) i hans forskningsartikel fra 2014. "Der kan være et lille antal af de første stjerner i det tidlige univers med titusindvis af solmasser. Det er sandsynligt, at de er stamfædre til supermassive sorte huller i galakser. Fordi det mere massive af sorte huls frø, jo mere effektivt er det at sluge det omgivende stof. De sorte huller behøver ikke at opretholde en høj tilvækst for at vokse hurtigt, " sagde Chen.

Men hvordan kan man bevise, at disse massive stjerner engang eksisterede? Dette er en observationsudfordring, fordi de fleste af disse supermassive stjerner skal kollapse i sorte huller. Baseret på supernova-modellen foreslået af Chen, forskerholdet udførte en ny strålingstransportsimulering og fandt ud af, at den kommende JWST-mission har en chance for at observere denne supernova! Hvis det faktisk er observeret inden da, oprindelsen af ​​det supermassive sorte hul i galaksen, der kommer fra den første supermassive stjerne, kan bekræftes. Lad os vente og se!