25 juli 2024

Astronomen zien een enorm zwart gat ontwaken

Eind 2019 begon het tot dan toe onopvallende sterrenstelsel SDSS1335+0728 plotseling helderder te stralen dan ooit tevoren. Om te begrijpen waarom, hebben astronomen gegevens van diverse instrumenten in de ruimte en op de grond, waaronder de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), gebruikt om bij te houden hoe de helderheid van het stelsel is veranderd. In een vandaag gepubliceerd onderzoeksartikel komen ze tot de conclusie dat ze getuige zijn van veranderingen die nog nooit eerder in een sterrenstelsel zijn waargenomen – waarschijnlijk als gevolg van het plotselinge ontwaken van het enorme zwarte gat in diens kern.

Artist’s impression: het sterrenstelsel SDSS1335+0728 licht op. Credit: ESO/M. Kornmesser

‘Stel je voor dat je een ver sterrenstelsel al jaren waarneemt, en dat het altijd rustig en inactief leek te zijn,’ zegt Paula Sánchez Sáez, astronoom bij ESO in Duitsland en hoofdauteur van het onderzoek dat voor publicatie in Astronomy & Astrophysics is geaccepteerd. ‘En dan begint zijn kern plotseling dramatische helderheidsveranderingen te vertonen – op een manier die je nog nooit eerder hebt gezien.’ Dit is wat er gebeurde met SDSS1335+0728 die nu als ‘actieve galactische kern’ is geclassificeerd – een helder compact gebied, aangedreven door een enorm zwart gat – nadat het in december 2019 sterk in helderheid toenam [1]De uitzonderlijke helderheidsvariaties van het sterrenstelsel SDSS1335+0728 werden ontdekt door de telescoop van de Zwicky Transient Facility (ZTF) in de VS. Daarna classificeerde de Chileense … Lees verder.

Sommige verschijnselen, zoals supernova-explosies of tidal disruption events (een gebeurtenis waarbij een ster te dicht in de buurt van een zwart gat komt en uit elkaar wordt getrokken), kunnen een sterrenstelsel plotseling doen oplichten. Maar deze helderheidsvariaties duren doorgaans maar enkele tientallen of hooguit honderden dagen. SDSS1335+0728 daarentegen wordt, meer dan vier jaar nadat astronomen hem ‘aan’ zagen gaan, nog steeds helderder. Bovendien zijn de helderheidsvariaties van het sterrenstelsel, dat zich op 300 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Maagd bevindt, nooit eerder vertoond. Vandaar dat astronomen naar een andere verklaring zijn gaan zoeken.

Deze artist’s impression toont twee stadia in de vorming van de schijf van gas en stof rond het enorme zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel SDSS1335+0728. De kern van dit sterrenstelsel lichtte in 2019 op en wordt nog steeds helderder – de eerste keer dat we rechtstreeks getuige zijn van een enorm zwart gat dat actief wordt.
Credit: ESO/M. Kornmesser.

Het team probeerde de helderheidsvariaties te begrijpen met behulp van een combinatie van gearchiveerde gegevens en nieuwe waarnemingen van verschillende instrumenten waaronder het X-shooter-instrument van ESO’s VLT in de Chileense Atacama-woestijn [2]Het team verzamelde archiefgegevens van NASA’s Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) en Galaxy Evolution Explorer (GALEX), de Two Micron All Sky Survey (2MASS), de Sloan Digital Sky Survey … Lees verder. Door de gegevens van voor en na december 2019 met elkaar te vergelijken, kwamen ze erachter dat SDSS1335+0728 nu veel meer licht uitzendt op ultraviolette, optische en infrarode golflengten. En in februari 2024 begon het sterrenstelsel ook röntgenstraling uit te zenden. ‘Dit gedrag is ongekend,’ zegt Sánchez Sáez, die ook verbonden is aan het Millennium Institute of Astrophysics (MAS) in Chili.

‘De meest plausibele verklaring voor dit verschijnsel is dat het zwarte gat in de kern van het stelsel actief begint te worden.’ zegt medeauteur Lorena Hernández García van MAS en de Universiteit van Valparaíso in Chili. ‘Als dat inderdaad zo is, zou het voor het eerst zijn dat we een enorm zwart gat zien ontwaken.’

In het centrum van de meeste sterrenstelsels, waaronder ook ons Melkwegstelsel, bevindt zich een zwart gat met meer dan honderdduizend keer zoveel massa als onze zon. ‘Deze kolossale monsters ‘slapen’ meestal en zijn dan niet direct waarneembaar,’ legt medeauteur Claudio Ricci, van de Diego Portales Universiteit, eveneens in Chili, uit. ‘In het geval van SDSS1335+0728 waren we er getuige van hoe het centrale zwarte gat zich plotseling tegoed begon te doen aan gas dat in zijn omgeving voorhanden was, waar het heel helder van werd.’

‘Dit proces is nog nooit eerder waargenomen,’ zegt Hernández García. Eerdere studies maken melding van inactieve sterrenstelsels die na een aantal jaren actief werden, maar dit is de eerste keer dat het proces zelf – het ontwaken van het zwarte gat – rechtstreeks is waargenomen. Ricci, die tevens verbonden is aan het Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics aan de Universiteit van Peking (China), voegt daaraan toe: ‘Dit is iets dat ook zou kunnen gebeuren met Sgr A*, het superzware zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel.’ Het is overigens onduidelijk hoe waarschijnlijk het is dat dit gebeurt.

Om alternatieve verklaringen te kunnen uitsluiten, zullen er nog vervolgwaarnemingen moeten worden gedaan. Een andere mogelijkheid is dat we te maken hebben met een ongewoon traag verlopend tidal disruption event of zelfs een compleet nieuw verschijnsel. ‘Ongeacht de oorzaak van de veranderingen geeft dit sterrenstelsel waardevolle informatie over hoe zwarte gaten groeien en evolueren,’ zegt Sánchez Sáez. ‘We verwachten dat instrumenten zoals MUSE van de VLT of die van de komende Extremely Large Telescope (ELT) van cruciaal belang zullen zijn om te begrijpen waarom de helderheid van dit sterrenstelsel toeneemt.’

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘SDSS1335+0728: The awakening of a ∼ 106M⊙ black hole’ dat in Astronomy & Astrophysics verschijnt.

Bron: ESO.

Voetnoten

Voetnoten
1 De uitzonderlijke helderheidsvariaties van het sterrenstelsel SDSS1335+0728 werden ontdekt door de telescoop van de Zwicky Transient Facility (ZTF) in de VS. Daarna classificeerde de Chileense Automatic Learning for the Rapid Classification of Events (ALeRCE) SDSS1335+0728 als een actieve galactische kern.
2 Het team verzamelde archiefgegevens van NASA’s Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) en Galaxy Evolution Explorer (GALEX), de Two Micron All Sky Survey (2MASS), de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) en het eROSITA-instrument van de Spektr-RG-ruimtetelescoop van IKI en DLR. Behalve met ESO’s VLT werden vervolgwaarnemingen uitgevoerd met de Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR), het W.M. Keck Observatory en NASA’s Neil Gehrels Swift Observatory en Chandra X-ray Observatory.
Share

Speak Your Mind

*