Estrelas massivas no início do universo podem ter sido as progenitoras de buracos negros supermassivos
Observações recentes mostraram que existe um buraco negro supermassivo no centro de cada galáxia. No entanto, qual é a origem desses buracos negros supermassivos? Esta questão ainda permanece um mistério.
Uma equipe de pesquisa internacional liderada pelo Observatório Astronômico Nacional do Japão e o Instituto Sinica de Astronomia e Astrofísica (ASIAA) em Taiwan previu uma supernova extrema de uma estrela supermassiva, possivelmente o ancestral dos buracos negros supermassivos. Seus cálculos sugerem que esta supernova pode ser observada com o Telescópio Espacial James Webb (JWST), que será lançado no final de 2021.
O estudo da formação de buracos negros supermassivos é um tópico importante na astrofísica moderna. A principal teoria sugere que as sementes dos buracos negros supermassivos se formaram após a morte das primeiras estrelas massivas no universo primordial e, então, essas sementes continuaram a acumular gás circundante e, finalmente, formaram-se em buracos negros supermassivos.
No entanto, essa teoria foi contestada, uma vez que as estrelas mais massivas observadas no universo local têm cerca de cem ou duzentas massas solares.
Se as primeiras estrelas com várias centenas de massas solares renascessem como sementes de buracos negros, elas teriam que manter a maior eficiência de acreção para formar os buracos negros supermassivos observados hoje. Mas é muito difícil manter uma alta taxa de acréscimo em um ambiente realista.
Ke-Jung Chen da ASIAA Taiwan propôs uma supernova relativística instável de uma estrela supermassiva primordial (104-105 massas solares) em seu artigo de pesquisa de 2014. - No início do Universo, pode haver um pequeno número das primeiras estrelas com dezenas de milhares de massas solares. Eles são provavelmente os progenitores de buracos negros supermassivos nas galáxias. Porque quanto mais massiva a semente de um buraco negro, mais eficientemente ele absorve a matéria circundante. Os buracos negros não precisam manter uma alta taxa de acúmulo para crescer rapidamente, disse Ke-Jung Chen.
Mas como provar que essas estrelas massivas já existiram?
Este é um desafio de observação porque a maioria dessas estrelas supermassivas colapsam em buracos negros. Com base no modelo de supernova proposto por Chen, a equipe de pesquisa realizou novas simulações de transporte de radiação e descobriu que a próxima missão JWST tem a chance de observar esta supernova!
Se isso acontecer, então a origem do buraco negro supermassivo na galáxia, que vem da primeira estrela supermassiva, pode ser confirmada.