Artist’s impression van een ster die uit elkaar wordt getrokken door een superzwaar zwart gat. Credit: ESO/M. Kornmesser.Met behulp van telescopen van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) en andere organisaties hebben astronomen de zeldzame uitbarsting van licht waargenomen van een ster die door een superzwaar zwart gat aan flarden wordt getrokken. Het verschijnsel, dat een tidal disruption event wordt genoemd, was met een afstand van iets meer dan 215 miljoen lichtjaar het meest nabije in zijn soort en werd ongekend gedetailleerd waargenomen. De onderzoeksresultaten zijn vandaag in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society gepubliceerd.
‘Het idee van een zwart gat dat een nabije ster ‘opzuigt’ klinkt als sciencefiction. Maar dat is precies wat er bij een tidal disruption event gebeurt’, zegt Matt Nicholl, docent en wetenschappelijk medewerker aan de Universiteit van Birmingham, VK, en hoofdauteur van het onderzoeksverslag. Deze tidal disruption events, waarbij een ster wordt gespaghettificeerd terwijl hij door een zwart gat wordt opgeslokt, zijn zeldzaam en laten zich niet altijd gemakkelijk bestuderen. Het onderzoeksteam heeft de Very Large Telescope (VLT) en de New Technology Telescope (NTT) van ESO op een uitbarsting van licht gericht die vorig jaar in de buurt van een superzwaar zwart gat optrad, om nauwkeurig te onderzoeken wat er gebeurt wanneer een ster door zo’n ‘monsterobject’ wordt verzwolgen.
Locatie van AT2019qiz in het sterrenbeeld Eridanus. Credit: ESO, IAU and Sky & Telescope.Astronomen weten wat er in theorie zou moeten gebeuren. ‘Wanneer een onfortuinlijke ster zich te dicht in de buurt van een superzwaar zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel waagt, wordt deze door de extreme zwaartekrachtsaantrekking van het zwarte gat tot dunne slierten materie uiteengetrokken’, aldus mede-auteur Thomas Wevers, ESO Fellow in Santiago, Chili, die ten tijde van het onderzoek verbonden was aan het Astronomisch Instituut van de Universiteit van Cambridge, VK. Wanneer zulke slierten van stellaire materie tijdens dit spaghettificatieproces in het zwarte gat vallen, komt een heldere uitbarsting van energie vrij, die astronomen kunnen detecteren.
Hoewel zo’n uitbarsting van licht krachtig en helder is, kostte het astronomen tot nu toe moeite om deze waar te nemen, omdat het verschijnsel vaak door een gordijn van stof en puin aan het zicht onttrokken wordt. Pas nu is het astronomen gelukt om meer over dit ‘gordijn’ te weten te komen.
De hemel rond AT2019qiz. Credit: ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin‘We hebben ontdekt dat wanneer een zwart gat een ster verzwelgt, deze met een krachtige stoot materiaal kan wegblazen dat ons zicht belemmert’, legt Samantha Oates, eveneens van de Universiteit van Birmingham, uit. Dit gebeurt omdat de energie die vrijkomt wanneer het zwarte gat stellair materiaal verorbert ervoor zorgt dat een deel van het ‘puin’ van de ster naar buiten wordt geblazen.
De ontdekking was mogelijk omdat het nu onderzochte tidal disruption event, AT2019qiz, kort nadat de ster aan flarden werd getrokken werd opgemerkt. ‘Omdat we er vroeg bij waren, konden we daadwerkelijk zien hoe het gordijn van stof en puin werd opgetrokken toen het zwarte gat materiaal met snelheden tot 10.000 kilometer per seconde uitstootte’, zegt Kate Alexander, NASA Einstein Fellow aan Northwestern University in de VS. ‘Dit unieke kijkje achter het gordijn stelde ons voor het eerst in staat om de oorsprong van het verduisterende materiaal aan te kunnen wijzen en rechtstreeks te kunnen volgen hoe dit het zwarte gat overspoelde.’
AT2019qiz speelde zich af in een spiraalstelsel in het sterrenbeeld Eridanus, en werd gedurende zes maanden door het team gevolgd. Daarbij zagen de astronomen de uitbarsting in helderheid toenemen en vervolgens weer uitdoven. ‘Diverse hemelsurveys registreerden straling van het tidal disruption event kort nadat de ster aan flarden was getrokken’, zegt Wevers. ‘Wij hebben toen direct een scala aan telescopen op aarde en in de ruimte op het verschijnsel gericht, om vast te kunnen stellen hoe dit licht werd geproduceerd.’
In de daaropvolgende maanden werden diverse waarnemingen van de gebeurtenis gedaan, onder meer met X-shooter en EFOSC2, twee krachtige instrumenten van de ESO-telescopen VLT en NTT, die in het noorden van Chili staan opgesteld. De snelle en uitgebreide waarnemingen op ultraviolette, optische, röntgen- en radio-golflengten lieten voor het eerst zien dat er een direct verband bestaat tussen het materiaal dat van de ster wegstroomt en de heldere flits die optreedt wanneer deze door het zwarte gat wordt verzwolgen. ‘De waarnemingen lieten zien dat de ster ongeveer net zoveel massa had als onze eigen zon, en dat ongeveer de helft daarvan door het monsterachtige zwarte gat, dat meer dan een miljoen keer massarijker is, werd opgeslokt’, zegt Nicholl, die tevens gastonderzoeker is aan de Universiteit van Edinburgh.
Dit onderzoek vergroot ons begrip van superzware zwarte gaten en van de wijze waarop materie zich in het hen omringende extreme zwaartekrachtsveld gedraagt. Het team denkt dat AT2019qiz zelfs als ‘Steen van Rosetta’ kan fungeren voor de interpretatie van toekomstige waarnemingen van tidal disruption events. ESO’s Extremely Large Telescope (ELT), die volgens plan later dit decennium in bedrijf moet komen, zal onderzoekers in staat stellen om nog zwakkere en zich sneller voltrekkende tidal disruption events te detecteren, en nog meer raadsels omtrent de fysica van zwarte gaten helpen oplossen. Bron: ESO.
