源自原初超大质量星广义相对论不稳定性超新星的观测性质

我们给出了由 55,500 Msun 原初（第三星族）恒星产生的广义相对论不稳定性超新星（GRSN）的预期观测性质。超过 1e4 Msun 的超大质量星可能存在于早期宇宙中。人们通常认为它们会通过广义相对论不稳定性坍缩，成为形成高红移类星体中所观测到的超大质量（约 1e9 Msun）黑洞的种子黑洞。然而，若由广义相对论不稳定性触发的坍缩之后，爆炸性氦燃烧使超大质量星解除束缚，其中一些可能作为 GRSNe 爆发。我们在激波突破前不久开始对 GRSN 进行辐射流体动力学模拟。我们发现，GRSN 的特征在于一个持久（550 天）、明亮（1.5e44 erg/s）、静止系中光球温度约 5000 K 的平台阶段。当其在高红移出现时，该平台阶段持续数十年，并很可能作为持久源在未来的深近红外成像巡天中被观测到。特别是，由 Galaxy and Reionization EXplorer (G-REX) 和 James Webb Space Telescope (JWST) 可获得的达到 29 AB 星等的近红外图像，使我们能够识别直至 z ~ 15 的 GRSNe。更深的图像使我们能在更高红移发现 GRSNe。它们具有极红的颜色，可利用颜色信息将其与高红移星系等其他持久源区分开来。我们得出结论：即便没有时域信息，深近红外图像也足以约束宇宙中源自原初超大质量星的 GRSNe 的存在。