21 augustus 2017

Rondtollend superzwaar zwart gat slokt ster op

Close-up van een ster nabij een superzwaar zwart gat (artist’s impression)

Een buitengewoon heldere punt van licht in het verre heelal, met de aanduiding ASASSN-15lh, werd beschouwd als de helderste supernova-explosie die ooit is waargenomen. Maar nieuwe waarnemingen vanuit diverse sterrenwachten, waaronder ESO, hebben deze interpretatie in twijfel getrokken. Een team van astronomen suggereert nu dat de oorzaak een nog veel extremer en zeldzamer verschijnsel was: een snel ronddraaiend zwart gat dat een passerende ster aan flarden heeft getrokken.

In 2015 detecteerde de All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN) een verschijnsel, ASASSN-15lh genoemd, dat als helderste supernova aller tijden de boeken in ging. Het werd ondergebracht in de categorie van ‘superheldere supernova’ – de explosie van een extreem massarijke ster die aan het einde van zijn leven is gekomen. De explosie was twee keer zo helder als de vorige recordhouder en op zijn hoogtepunt zelfs twintig keer zo helder als al het licht van de hele Melkweg bij elkaar.

Een internationaal team, onder leiding van Giorgos Leloudas van het Weizmann Institute of Science, Israël, en het Dark Cosmology Centre, Denemarken, heeft nu aanvullende waarnemingen gedaan van het verre sterrenstelsel, op ongeveer 4 miljard lichtjaar van de aarde, waarin de explosie plaatsvond. Daarbij zijn de astronomen tot een nieuwe verklaring voor deze uitzonderlijke gebeurtenis gekomen.

Superzwaar zwart gat met een aan flarden getrokken ster (artist’s impression)

We hebben de bron in de tien maanden na de gebeurtenis waargenomen en zijn tot de conclusie gekomen dat de verklaring waarschijnlijk niet moet worden gezocht bij een buitengewoon heldere supernova. Onze resultaten wijzen erop dat het verschijnsel is veroorzaakt door een snel rondtollend superzwaar zwart gat dat een lichte ster heeft verwoest,’ legt Leloudas uit.

Volgens dit scenario is een zonachtige ster in het centrum van het sterrenstelsel te dicht in de buurt van het daar aanwezige superzware zwarte gat gekomen en door diens extreme gravitationele krachten aan flarden getrokken – een zogeheten tidal disruption event. Bij een gebeurtenis van dit type, waarvan er pas een stuk of tien zijn waargenomen, wordt de ster tot een lange sliert ‘spaghetti’ uit elkaar getrokken. Bij dat proces ontstaan talrijke schokgolven en wordt de naar het zwarte gat toe stromende stermaterie extreem heet. Het gevolg is een intense uitbarsting van licht die op een zeer heldere supernova-explosie lijkt, maar dat niet was, omdat de ster in kwestie niet genoeg massa had om in zijn eentje een supernova-explosie te kunnen veroorzaken.

Het team baseert zijn nieuwe conclusies op waarnemingen met een scala aan telescopen, zowel op aarde als in de ruimte, waaronder de Very Large Telescope van de ESO-sterrenwacht op Paranal, de New Technology Telescope van de ESO-sterrenwacht op La Silla en de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA1. De waarnemingen met de NTT zijn gedaan in het kader van de Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects (PESSTO).

Er zitten allerlei los van elkaar staande aspecten aan de waarnemingen die erop wijzen dat dit verschijnsel inderdaad een tidal disruption is geweest en niet een superheldere supernova,’ verklaart medeauteur Morgan Fraser van de Universiteit van Cambridge, VK (inmiddels verbonden aan University College Dublin, Ierland).

In het bijzonder hebben de gegevens uitgewezen dat het verschijnsel in de loop van de tien maanden van vervolgwaarnemingen drie afzonderlijke stadia heeft doorlopen. Al met al heeft de gebeurtenis meer weg van een tidal eruption event dan van een superheldere supernova. Zowel de waargenomen opleving van de helderheid in het ultraviolet als een toename van de temperatuur maakt het minder waarschijnlijk dat het een supernova is geweest. Bovendien is de plek des onheils – een rood, massarijk en inactief sterrenstelsel – niet bepaald de plaats waar je een superheldere supernova-explosie verwacht. Normaal gesproken voltrekken die zich in blauwe, sterren vormende dwergstelsels.

Hoewel het team zegt dat het onwaarschijnlijk is dat het een supernova is geweest, moeten de astronomen ook erkennen dat het verschijnsel ook niet volledig past in het klassieke beeld van een tidal eruption event. Teamlid Nicholas Stone van Columbia University, VS, licht dat toe: ‘Het tidal eruption event zoals wij die voorstellen kan niet worden verklaard met een niet-roterend superzwaar zwart gat. Volgens ons is ASASSN-15lh veroorzaakt door een zeer specifiek soort zwart gat.

De massa van het moederstelsel impliceert dat het superzware zwarte gat in zijn centrum minstens 100 miljoen keer zoveel massa heeft als de zon. Een zwart gat van deze massa zou normaal gesproken niet in staat moeten zijn om sterren buiten zijn waarnemingshorizon – de grens waarbinnen niets meer in staat is om aan zijn zwaartekrachtsaantrekking te ontsnappen – aan flarden te trekken. Als het zwarte gat echter van het soort is dat snel om zijn as tolt – een zogeheten Kerr-zwart gat – verandert dat de zaak. In dat geval is die beperking niet van toepassing.

Zelfs met alle verzamelde gegevens kunnen we niet met 100% zekerheid zeggen dat ASASSN-15lh een tidal eruption event was,’ concludeert Leloudas. ‘Maar het is verreweg de meest waarschijnlijke verklaring.’ Bron: ESO.

Noten
  1. Naast gegevens van de ESO’s Very Large Telescope, de New Technology Telescope en de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA heeft het team ook gebruik gemaakt van waarnemingen van NASA’s Swift telescope, de Las Cumbres Observatory Global Telescope (LCOGT), de Australia Telescope Compact Array, ESA’s XMM-Newton, de Wide-Field Spectrograph (WiFeS) en de Magellan Telescope. []

Reacties

  1. Er staat dat zo’n groot zwart gat geen ster kan opslurpen, zodra die buiten de waarnemingshorizon is, maar daar heerst toch nog steeds een enorme zwaartekracht, dus waarom niet?

    • Bij zo’n massa van minstens 100 miljoen keer zoveel massa als de zon is er wel een sterke zwaartekracht, maar de effecten van de getijdewerking, waardoor de sterk uit elkaar worden getrokken, treden pas binnen in de waarnemingshorizon op.

  2. Duidelijk.

Laat wat van je horen

*