Eerder dit jaar werd de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) gealarmeerd nadat een survey-telescoop een ongewone bron van zichtbaar licht had ontdekt. Samen met andere telescopen werd de VLT snel op deze bron gericht: een superzwaar zwart gat in een ver sterrenstelsel dat een ster had opgeslokt en de restanten ervan in de vorm van een jet had uitgestoten. Uit de VLT-gegevens blijkt dat dit het verste voorbeeld van zo’n gebeurtenis was dat ooit is waargenomen. Omdat de jet bijna precies onze kant op wijst, is het ook voor het eerst dat die in zichtbaar licht is ontdekt, wat een nieuwe manier oplevert om deze extreme gebeurtenissen te detecteren.
Verste zwart gat dat een ster opslokt gedetecteerd, voor het eerst dankzij zichtbaar licht
Luc De Roy
Gepubliceerd:
Sterren die te dicht bij een zwart gat komen, worden door de enorme getijdenkracht ervan uit elkaar getrokken en opgeslokt. Zo’n gebeurtenis wordt een tidal disruption event (TDE) genoemd.
In ongeveer één procent van de gevallen schieten daarbij zogenoemde jets, bundels van plasma en straling, uit de polen van het draaiende zwarte gat weg. In 1971 omschreef de zwarte-gatenpionier John Wheeler het concept van TDE’s met jets als "een tube tandpasta die in het midden stevig wordt samengeknepen, waardoor aan beide uiteinden materie wegspuit".
Aangezien de jets maar weinig voorkomen, worden ze niet vaak waargenomen en is er ook nog niet veel over geweten. "We hebben tot nu toe slechts een handjevol van deze TDE’s met jets gezien, en het zijn nog steeds heel exotische en slecht begrepen gebeurtenissen", zei Nial Tanvir van de Britse Universiteit van Leicester, die de leiding had over de waarnemingen om de afstand van het object met de VLT te bepalen.
Astronomen zijn dus voortdurend op jacht naar deze extreme gebeurtenissen, om te weten te komen hoe de jets precies ontstaan en waarom ze maar bij zo weinig TDE’s optreden.
In het kader van deze zoektocht speuren veel telescopen regelmatig de hemel af naar tekenen van kortstondige, vaak extreme gebeurtenissen, die vervolgens veel gedetailleerder onder de loep kunnen worden genomen door telescopen zoals de VLT van de ESO in Chili.
Een van die telescopen is de Zwicky Transient Facility (ZTF). Dat is een zogenoemde survey telescoop, een telescoop die niet op een bepaald object gericht wordt maar die constant de nachtelijke hemel afspeurt met een camera met een extreem groot veld. Elke twee nachten speurt de ZTF de volledige noordelijke hemel af in zichtbaar licht.
"We hebben een open-source datapijplijn ontwikkeld om belangrijke informatie van de ZTF-survey op te slaan en te verzamelen, en ons onmiddellijk te waarschuwen als er iets ongewoons aan de hemel is opgedoken", zei Igor Andreoni, astronoom aan de Universiteit van Maryland, die samen met Michael Coughlin van de Universiteit van Minnesota leiding gaf aan het onderzoek.
Nieuwe heldere lichtbron
In februari van dit jaar ontdekte de ZTF een nieuwe, extreem felle bron van zichtbaar licht. Op zijn hoogtepunt was de lichtbron helderder dan een biljard - een miljoen miljard - zonnen. De gebeurtenis, die te boek staat als AT2022cmc, leek op een gammaflits. Dergelijke flitsen zijn de meest energierijke en helderste uitbarstingen van elektromagnetiche straling in het heelal. Ze bestaan uit een korte flits van hoogenergetische gammastraling, gevolgd door een nagloed in langere golflengten van het elektromagnetische spectrum, röntgenstraling, ultraviolet, zichtbaar licht, infrarood, microgolven en radiogolven.
Het vooruitzicht om getuige te zijn van dit zeldzame verschijnsel, bracht astronomen ertoe om telescopen van over de hele wereld te activeren om de mysterieuze lichtbron beter te kunnen bekijken.
Een van deze telescopen was de VLT van de ESO, die het verschijnsel snel waarnam met het X-Shooter-instrument, een spectroscoop met een breed spectrum aan golflengten. De gegevens van de VLT plaatsten de bron op een voor deze gebeurtenissen ongekende afstand: het licht van AT2022cmc begon zijn reis toen het heelal nog maar ongeveer een derde van zijn huidige leeftijd had. De lichtbron staat dus op zo'n 8,5 miljard lichtjaar van ons.
In totaal 21 telescopen hebben gegevens over allerlei soorten licht – van hoogenergetische gammastraling tot radiogolven – verzameld.
Het onderzoeksteam heeft deze gegevens vergeleken met verschillende soorten bekende verschijnselen, van ineenstortende sterren tot kilonova's, een gebeurtenis die 1000 keer lichtsterker is dan een gewone nova en veroorzaakt wordt door het samensmelten van twee neutronensterren of van een neutronenster en een zwart gat.
Maar het enige scenario dat met de gegevens overeenkwam, was een zeldzame TDE met een jet die onze kant op wijst. "Omdat de relativistische bundel [de jet] op ons is gericht, is het verschijnsel veel helderder dan anders het geval zou zijn, en zichtbaar over een breder deel van het elektromagnetische spectrum", zei Giorgos Leloudas, astronoom bij DTU Space in Denemarken en co-auteur van het onderzoek.
Eerste TDE die ontdekt werd in zichtbaar licht
Volgens de VLT-afstandsmeting is AT2022cmc de verste TDE die ooit is ontdekt, maar dat is niet het enige bijzondere aspect van dit object.
"De weinige TDE’s met jets die tot nu toe werden waargenomen, werden in eerste instantie opgemerkt met telescopen die hoogenergetische gamma- en röntgenstraling detecteren, maar dit was de eerste ontdekking van een TDE in zichtbaar licht", zei Daniel Perley, astronoom aan de Liverpool John Moores Universiteit en co-auteur van het onderzoek.
Dit betekent dus dat er nog een andere manier is om TDE’s met jets te detecteren en deze zeldzame gebeurtenissen in de extreme omgevingen rond zwarte gaten nader te onderzoeken.
De studie van het internationale team is gepubliceerd in . Dit artikel is gebaseerd op een persmededeling van de ESO.
