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宇宙早期的大质量恒星或是超大质量黑洞前身 就等最强太空望远镜韦伯发射了

Emma Chou

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最近的观察表明,在每个星系的中心都有一个超大质量的黑洞。然而,这些超大质量黑洞的起源是什么?时至今日,这仍然是个谜。日前,由日本国家天文台和中国台湾中央研究院天文与天体物理研究所(ASIAA)领导的一个国际研究团队预测,一颗特大质量恒星将产生一颗极端超新星,这可能是特大质量黑洞的起源。他们的计算表明,将于2021年底发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)可以观测到这颗超新星。

研究超大质量黑洞的形成是现代天体物理学的一个重要课题。主流理论认为,超大质量黑洞的种子是在早期宇宙中第一批大质量恒星死亡后形成的,然后这些种子继续积聚周围的气体,最终形成今天的超大质量黑洞。然而,这个理论受到了挑战,因为在局部宇宙中观测到的最大质量恒星大约是太阳的一到两百个质量。如果第一批具有几百个太阳质量的恒星以黑洞种子的形式死亡,这需要保持最高的吸积效率才能形成今天观测到的超大质量黑洞。但在现实环境中很难保持较高的吸积率。

在2014年的研究论文中,研究人员提出了一颗来自原始超大质量恒星(104-105个太阳质量)的相对论不稳定超新星。“在早期宇宙中,可能有一小部分最初的恒星,其质量相当于太阳的几万倍。它们很可能是星系中超大质量黑洞的始祖。因为黑洞种子的质量越大,它吞噬周围物质的效率就越高。黑洞不需要保持高吸积率就能快速增长。” 

但如何证明这些大质量恒星曾经存在过呢?这是一个观测上的挑战,因为大多数超大质量的恒星都会坍缩成黑洞。基于研究人员提出的超新星模型,研究小组进行了新的辐射传输模拟,发现即将到来的JWST任务有机会观测到这颗超新星!如果到那时它确实被观测到,那么星系中来自第一颗超大质量恒星的超大质量黑洞的起源就可以被证实,让我们拭目以待吧!

这一研究发表在英国皇家天文学会月报上,题为“Observational properties of a general relativistic instability supernova from a primordial supermassive star”。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

https://phys.org/news/2021-03-massive-stars-early-universe-progenitors.html

http://dx.doi.org/10.1093/mnras/stab622


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