Persbericht

Verste detectie van een zwart gat dat een ster opslokt

30 november 2022

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 hij in zichtbaar licht is ontdekt, wat een nieuwe manier oplevert om deze extreme gebeurtenissen te detecteren.

Sterren die te dicht bij een zwart gat komen, worden door diens enorme getijdenkrachten uit elkaar getrokken. Zo’n gebeurtenis wordt een tidal disruption event (TDE) genoemd. In ongeveer één procent van de gevallen schieten bundels van plasma en straling uit de polen van het draaiende zwarte gat weg. In 1971 omschreef zwarte-gatenpionier John Wheeler [1] het concept van TDE’s met jets als ‘een tube tandpasta die in het midden stevig wordt samengeknepen, waardoor aan beide uiteinden materie wegspuit’.

‘We hebben tot nu toe pas een handjevol van deze TDE’s met jets gezien, en het zijn nog steeds heel exotische en slecht begrepen gebeurtenissen,’ zegt Nial Tanvir van de Universiteit van Leicester (VK), 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 begrijpen hoe de jets precies ontstaan en waarom ze maar bij zo weinig TDE’s optreden.

In het kader van deze zoektocht speuren veel telescopen, waaronder de Zwicky Transient Facility (ZTF) in de VS, 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 ESO in Chili. ‘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,’ aldus Igor Andreoni, astronoom aan de Universiteit van Maryland (VS), die samen met Michael Coughlin van de Universiteit van Minnesota leiding gaf aan het vandaag in Nature gepubliceerde onderzoek. 

In februari van dit jaar ontdekte de ZTF een nieuwe bron van zichtbaar licht. De gebeurtenis, die te boek staat als AT2022cmc, leek op een gammaflits – de krachtigste lichtbron in het heelal. 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 ESO, die het verschijnsel snel waarnam met het X-shooter-instrument. 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.

In totaal 21 telescopen hebben 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. Maar het enige scenario dat met de gegevens overeenkwam was een zeldzame TDE met jet die onze kant op wijst. Giorgos Leloudas, astronoom bij DTU Space in Denemarken en co-auteur van dit onderzoek, legt uit dat ‘omdat de relativistische bundel op ons is gericht, het verschijnsel veel helderder is dan anders het geval zou zijn, en zichtbaar is over breder deel van het elektromagnetische spectrum.’

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,’ aldus Daniel Perley, astronoom aan de Liverpool John Moores Universiteit (VK) en co-auteur van dit onderzoek. Dit betekent 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.

Noten

[1] John Archibald Wheeler wordt veelal ook beschouwd als de bedenker van de term ‘zwart gat’ (tijdens een toespraak voor NASA in 1967).

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘A very luminous jet from the disruption of a star by a massive black hole’ dat in Nature verschijnt (doi: 10.1038/s41586-022-05465-8).

Het onderzoeksteam bestaat uit Igor Andreoni (Joint Space-Science Institute, University of Maryland, VS [JSI/UMD]; Department of Astronomy, University of Maryland, VS [UMD]; Astrophysics Science Division, NASA Goddard Space Flight Center [NASA/GSFC], VS), Michael W. Coughlin (School of Physics and Astronomy, University of Minnesota, VS), Daniel A. Perley (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, VK), Yuhan Yao (Division of Physics, Mathematics and Astronomy, California Institute of Technology, VS [Caltech]), Wenbin Lu (Department of Astrophysical Sciences, Princeton University, VS), S. Bradley Cenko (JSI/UMD; NASA/GSFC), Harsh Kumar (Indian Institute of Technology Bombay, India [IIT/Bombay]), Shreya Anand (Caltech), Anna Y. Q. Ho (Department of Astronomy, University of California, Berkeley, VS [UCB]; Lawrence Berkeley National Laboratory, VS [LBNL]; Miller Institute for Basic Research in Science, VS), Mansi M. Kasliwal (Caltech), Antonio de Ugarte Postigo (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, Frankrijk), Ana Sagués-Carracedo (The Oskar Klein Centre, Stockholm University, Zweden [OKC]), Steve Schulze (OKC), D. Alexander Kann (Instituto de Astrofisica de Andalucia, Glorieta de la Astronomia, Spain [IAA-CSIC]), S.R. Kulkarni (Caltech), Jesper Sollerman (OKC), Nial Tanvir (Department of Physics and Astronomy, University of Leicester, VK), Armin Rest (Space Telescope Science Institute, Baltimore, VS [STScI]; Department of Physics and Astronomy, The Johns Hopkins University, VS), Luca Izzo (DARK, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Denemarken), Jean J. Somalwar (Caltech), David L. Kaplan (Center for Gravitation, Cosmology and Astrophysics, Department of Physics, University of Wisconsin–Milwaukee, VS), Tomás Ahumada (UMD), G.C. Anupama (Indian Institute of Astrophysics, Bangalore, India [IIA]), Katie Auchettl (School of Physics, University of Melbourne, Australië; ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions; Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, Santa Cruz, VS), Sudhanshu Barway (IIA), Eric C. Bellm (DIRAC Institute, University of Washington, VS), Varun Bhalerao (IIT/Bombay), Joshua S. Bloom (LBNL; UCB), Michael Bremer (Institut de Radioastronomie Millimetrique, Frankrijk [IRAM]), Mattia Bulla (OKC), Eric Burns (Department of Physics & Astronomy, Louisiana State University, VS), Sergio Campana (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Italië), Poonam Chandra (National Centre for Radio Astrophysics, Tata Institute of Fundamental Research, Pune University, India), Panos Charalampopoulos (DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Denmark [DTU]), Jeff Cooke (Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Australië [OzGrav]; Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australië [CAS]), Valerio D’Elia (Space Science Data Center – Agenzia Spaziale Italiana, Italië), Kaustav Kashyap Das (Caltech), Dougal Dobie (OzGrav; CAS), Jose Feliciano Agüí Fernández (IAA-CSIC), James Freeburn (OzGrav; CAS), Cristoffer Fremling (Caltech), Suvi Gezari (STScI), Matthew Graham (Caltech), Erica Hammerstein (UMD), Viraj R. Karambelkar (Caltech), Charles D. Kilpatrick (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics, Northwestern University, VS), Erik C. Kool (OKC), Melanie Krips (IRAM), Russ R. Laher (IPAC, California Institute of Technology, VS [IPAC]), Giorgos Leloudas (DTU), Andrew Levan (Afdeling Astrofysica, Radboud Universiteit), Michael J. Lundquist (W.M. Keck Observatory, VS), Ashish A. Mahabal (Caltech; Center for Data Driven Discovery, California Institute of Technology, VS), Michael S. Medford (UCB; LBNL), M. Coleman Miller (JSI/UMD; UMD), Anais Möller (OzGrav; CAS), Kunal Mooley (Caltech), A.J. Nayana (Indian Institute of Astrophysics, India), Guy Nir (UCB), Peter T.H. Pang (Nikhef, Instituut voor Subatomaire Fysica, Universiteit Utrecht), Emmy Paraskeva (IAASARS, National Observatory of Athens, Griekenland; Department of Astrophysics, Astronomy & Mechanics, University of Athens, Griekenland; Nordic Optical Telescope, Spanje; Department of Physics and Astronomy, Aarhus University, Denemarken), Richard A. Perley (National Radio Astronomy Observatory, VS), Glen Petitpas (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, VS), Miika Pursiainen (DTU), Vikram Ravi (Caltech), Ryan Ridden-Harper (School of Physical and Chemical Sciences — Te Kura Matu, University of Canterbury, Nieuw-Zeeland), Reed Riddle (Caltech Optical Observatories, California Institute of Technology, VS), Mickael Rigault (Université de Lyon, Frankrijk), Antonio C. Rodriguez (Caltech), Ben Rusholme (IPAC), Yashvi Sharma (Caltech), I.A. Smith (Institute for Astronomy, University of Hawaii, VS), Robert D. Stein (Caltech), Christina Thöne (Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences, Republiek Tsjechië), Aaron Tohuvavohu (Department of Astronomy and Astrophysics, University of Toronto, Canada), Frank Valdes (National Optical Astronomy Observatory, VS), Jan van Roestel (Caltech), Susanna D. Vergani (GEPI, Observatoire de Paris, PSL Research University, Frankrijk; Institut d’Astrophysique de Paris, Frankrijk), Qinan Wang (STScI), Jielai Zhang (OzGrav; CAS).

De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) stelt wetenschappers van over de hele wereld in staat om de geheimen van het heelal te ontdekken, ten bate van iedereen. Wij ontwerpen, bouwen en exploiteren observatoria van wereldklasse die door astronomen worden gebruikt om spannende vragen te beantwoorden en de fascinatie voor astronomie te verspreiden, en bevorderen internationale samenwerking op het gebied van de astronomie. ESO, in 1962 opgericht als intergouvernementele organisatie, wordt inmiddels gedragen door 16 lidstaten (België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland) en door het gastland Chili, met Australië als strategische partner. Het hoofdkwartier van de ESO en haar bezoekerscentrum en planetarium, de ESO Supernova, zijn gevestigd nabij München in Duitsland, maar onze telescopen staan opgesteld in de Chileense Atacama-woestijn – een prachtige plek met unieke omstandigheden voor het doen van hemelwaarnemingen. ESO exploiteert drie waarnemingslocaties: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s  Very Large Telescope en Very Large Telescope Interferometer, evenals surveytelescopen zoals VISTA. Ook zal ESO op Paranal de Cherenkov Telescope Array South huisvesten en exploiteren – ’s werelds grootste en gevoeligste observatorium van gammastraling. Samen met internationale partners beheert ESO APEX en ALMA op Chajnantor, twee faciliteiten die de hemel waarnemen in het millimeter- en submillimetergebied. Op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwen wij ‘het grootste oog ter wereld’  – ESO’s Extremely Large Telescope. Vanuit onze kantoren in Santiago, Chili, ondersteunen wij onze activiteiten in het gastland en werken wij samen met Chileense partners en de Chileense samenleving.

Links

•           Onderzoeksartikel

•           Foto‘s van de VLT

•           Voor journalisten: abonneer je op persberichten in je eigen taal

•           Voor wetenschappers: heb je een verhaal? Promoot je onderzoek!

Contact

Igor Andreoni
Joint Space-Science Institute, University of Maryland, NASA Goddard Space Flight Center
Greenbelt, MD, USA
Tel: +1 (626) 487-7545
E-mail: andreoni@umd.edu

Daniel Perley
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University
Liverpool, UK
Tel: +44 (0)745 6339330
E-mail: d.a.perley@ljmu.ac.uk

Nial Tanvir
Department of Physics and Astronomy, University of Leicester
Leicester, UK
E-mail: nrt3@leicester.ac.uk

Giorgos Leloudas
DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark
Lyngby, Denmark
E-mail: giorgos@space.dtu.dk

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6176
E-mail: press@eso.org

Rodrigo Alvarez (press contact België)
ESO Science Outreach Network en Planetarium, Royal Observatory of Belgium
Tel: +32-2-474 70 50
E-mail: eson-belgië@eso.org

Connect with ESO on social media