Des étoiles massives dans l'univers primitif pourraient avoir été les ancêtres des trous noirs supermassifs
Des observations récentes ont montré qu'il existe un trou noir supermassif au centre de chaque galaxie. Cependant, quelle est l'origine de ces trous noirs supermassifs? Cette question reste encore un mystère.
Une équipe de recherche internationale dirigée par l'Observatoire national d'astronomie du Japon et l'Academia Sinica Institute for Astronomy and Astrophysics (ASIAA) à Taiwan a prédit une supernova extrême d'une étoile supermassive, peut-être l'ancêtre des trous noirs supermassifs. Leurs calculs suggèrent que cette supernova peut être observée avec le télescope spatial James Webb (JWST), qui sera lancé d'ici la fin de 2021.
L'étude de la formation des trous noirs supermassifs est un sujet important de l'astrophysique moderne. La théorie principale suggère que les graines de trous noirs supermassifs se sont formées après la mort des premières étoiles massives dans l'univers primitif, puis que ces graines ont continué à accumuler le gaz environnant et se sont finalement formées en trous noirs supermassifs.
Cependant, cette théorie a été remise en question, puisque les étoiles les plus massives observées dans l'univers local représentent environ une ou deux cents masses solaires.
Si les premières étoiles avec plusieurs centaines de masses solaires renaissaient sous forme de graines de trous noirs, elles devraient maintenir l'efficacité d'accrétion la plus élevée afin de former les trous noirs supermassifs observés aujourd'hui. Mais il est très difficile de maintenir un taux d'accrétion élevé dans un environnement réaliste.
Ke-Jung Chen de ASIAA Taiwan a proposé une supernova instable relativiste à partir d'une étoile supermassive primordiale (104-105 masses solaires) dans son article de recherche de 2014. - Dans l'Univers primitif, il peut y avoir un petit nombre des premières étoiles avec des dizaines de milliers de masses solaires. Ce sont probablement les ancêtres des trous noirs supermassifs dans les galaxies. Parce que plus la graine d'un trou noir est massive, plus elle absorbe efficacement la matière environnante. Les trous noirs n'ont pas besoin de maintenir un taux d'accrétion élevé pour croître rapidement, a déclaré Ke-Jung Chen.
Mais comment prouver que ces étoiles massives ont autrefois existé?
Il s'agit d'un défi d'observation car la plupart de ces étoiles supermassives s'effondrent en trous noirs. Sur la base du modèle de supernova proposé par Chen, l'équipe de recherche a effectué de nouvelles simulations de transport de rayonnement et a constaté que la prochaine mission JWST avait une chance d'observer cette supernova!
Si d'ici là, cela se produit, alors l'origine du trou noir supermassif dans la galaxie, qui provient de la première étoile supermassive, peut être confirmée.