eso1644fi — Tutkimustiedote

Tähden nielaiseva kieppuva musta aukko selittää superkirkkaan tapahtuman

ESO:n teleskoopit auttavat tulkitsemaan uudelleen kirkkaan räjähdyksen

12. joulukuuta 2016

Nimen ASASSN-15lh saanut, etäisessä galaksissa nähty poikkeuksellisen kirkas valopiste kuviteltiin kirkkaimmaksi koskaan nähdyksi supernovaksi. Uudet havainnot usealta observatoriolta, ESO mukaanlukien, ovat kuitenkin nyt kyseenalaistaneet tämän luokittelun. Sen sijaan tähtitieteilijäryhmä esittää, että valonlähde oli vieläkin äärimmäisempi ja harvinaisempi tapahtuma: liian lähelle tullutta ohittavaa tähteä riekaleiksi repivä nopeasti pyörivä musta aukko.

Vuonna 2015 ASAS-SN -kartoitus (All Sky Automated Survey for SuperNovae) havaitsi nimen ASASSN-15lh saaneen tapahtuman, joka taltioitiin kaikkien aikojen kirkkaimpana supernovana eli äärimmäisen massiivisen tähden räjähdyksenä elämänsä lopussa. Se oli kaksi kertaa kirkkaampi kuin aikaisempi ennätyksenhaltija ja oli huipussaan 20 kertaa kirkkaampi kuin koko Linnunradan valoteho yhteenlaskettuna.

Israelilaisen Weizmann Institute of Science -tutkimuslaitoksen ja tanskalaisen Dark Cosmology Centre -tutkimuslaitoksen Giorgos Leloudasin johtama kansainvälinen tutkijaryhmä on nyt tehnyt uusia havaintoja noin 4 miljardin valovuoden etäisyydellä Maasta sijaitsevasta etäisestä galaksista, jossa räjähdys tapahtui ja he ovat esittäneet uuden selityksen tälle erikoiselle tapahtumalle.

Havaitsimme kohdetta 10 kuukautta tapahtuman jälkeen ja olemme päätelleet, että selitys ei varmastikaan ole poikkeuksellisen kirkas supernova. Tuloksemme antavat ymmärtää, että tapahtuman todennäköisesti aiheutti nopeasti pyörivä musta aukko, kun se tuhosi pienimassaisen tähden," selittää Leloudas.

Tämän skenaaion mukaan emogalaksin keskustassa sijaitsevan supermassiivisen mustan aukon äärimmäiset painovoimavaikutukset repivät riekaleiksi liian lähelle sitä vaeltaneen Auringon kaltaisen tähden vuorovesivoimien häiriötapahtumassa, jollaisia on tähän mennessä havaittu vain noin 10 kertaa. Tapahtumasarjan aikana tähti "spagetoitui" ja sekä törmäävän pirstalematerian shokit että kertymän tuottama kuumuus johtivat valonpurkaukseen. Tämän johdosta tapahtuma antoi hyvin kirkkaan supernovan vaikutelman, vaikka tähti ei olisi itsestään milloinkaan tullut supernovaksi alhaisen massansa johdosta.

Tutkimusryhmä perusti uudet johtopäätelmänsä havaintoihin valikoimalta teleskooppeja sekä maan pinnalla että avaruudessa. Näiden joukossa olivat ESO:n Paranalin observatorion VLT-teleskooppi, ESO:n La Sillan observatorion NTT-teleskooppi ja NASA:n ja ESA:n Hubble-avaruusteleskooppi [1]. NTT-havainnot tehtiin osana PESSTO-kartoitusta (Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects).

"Havaintoihin liittyy useita itsenäisiä näkökohtia, jotka antavat ymmärtää, että tämä tapahtuma oli todellakin vuorovesivoimien häiriötapahtuma eikä superkirkas supernova," selittää yksi julkaisun kirjoittajista, Morgan Fraser Iso-Britannian Cambridgen yliopistosta (nykyään Irlannin University College Dublin -yliopistossa).

Havaintoaineisto paljasti erityisesti, että tapahtumassa oli kolme erillistä vaihetta 10 kuukauden jatkohavaintojen aikana. Tämä aineisto kaikkiaan muistuttaa läheisemmin vuorovesivoimien häiriötapahtumaa kuin superkirkasta supernovaa. Supernovatapahtuman todennäköisyyttä laskevat lisäksi havaittu ultraviolettivalon uudelleenkirkastuminen ja lämpötilan kasvu. Lisäksi tapahtuman sijainti punaisessa, massiivisessa ja passiivisessa galaksissa on epätavallinen superkirkkaille supernovaräjähdyksille, jotka normaalisti tapahtuvat sinisissä, tähtiä muodostavissa kääpiögalakseissa.

Vaikka tutkimusryhmä sanoo, että supernova on siten hyvin epätodennäköinen, he hyväksyvät, että klassinen vuorovesivoimien häiriötapahtuma ei ole riittävä selitys tapahtumalle myöskään. Tutkimusryhmän jäsen Nicholas Stone yhdysvaltalaisesta Columbian yliopistosta menee yksityiskohtiin: "Esittämäämme vuorovesivoimien häiriötapahtumaa ei voi selittää pyörimättömällä supermassiivisella mustalla aukolla. Väitämme, että ASASSN-15lh oli aivan tietyn tyyppisen mustan aukon aikaansaama vuorovesivoimien häiriötapahtuma."

Emogalaksin massa viittaa siihen, että supermassiivinen musta aukko sen keskustassa on massaltaan vähintään 100 miljoonaa kertaa Auringon massainen. Tämänmassainen musta aukko ei normaalisti kykenisi hajottamaan tähtiä tapahtumahorisonttinsa ulkopuolella eli kauempana kuin raja, jonka sisältä mikään ei voi paeta sen painovoiman vetovoimaa. Jos musta aukko on kuitenkin erityinen nopeasti pyörivä niinkutsuttu Kerrin musta aukko, tilanne muuttuu ja tämä raja ei enää päde.

"Kaiken kerätyn havaintoaineistonkaan avulla emme voi sanoa 100% varmuudella, että ASASSN-15lh oli vuorovesivoimien häiriötapahtuma," päättää Leloudas. "Se on kuitenkin kaikkein todennäköisin selitys."

Lisähuomiot

[1] ESO:n VLT-teleskoopilla, NTT-teleskoopilla ja NASA:n ja ESA:n Hubble-avaruusteleskoopilla kerätyn havaintoaineiston lisäksi tutkimusryhmä käytti havaintoja NASA:n Swift-teleskoopilta, LCOGT-teleskoopilta (Las Cumbres Observatory Global Telescope), Australia Telescope Compact Array -järjestelmältä, ESA:n XMM-Newton -teleskoopilta, WiFeS-spektrograafilta (Wide-Field Spectrograph) ja Magellan-teleskoopilta.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "The Superluminous Transient ASASSN-15lh as a Tidal Disruption Event from a Kerr Black Hole”, jonka kirjoittivat G. Leloudas et al. Julkaisu ilmestyy uudessa Nature Astronomy -aikakauslehdessä.

Tutkimusryhmään kuuluvat G. Leloudas (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel; Niels Bohr Institute, Kööpenhamina, Tanska), M. Fraser (University of Cambridge, Cambridge, Iso-Britannia), N. C. Stone (Columbia University, New York, USA), S. van Velzen (The Johns Hopkins University, Baltimore, USA), P. G. Jonker (Netherlands Institute for Space Research, Utrecht, Alankomaat; Radboud University Nijmegen, Nijmegen, Alankomaat), I. Arcavi (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, Goleta, USA; University of California, Santa Barbara, USA), C. Fremling (Stockholm University, Tukholma, Ruotsi), J. R. Maund (University of Sheffield, Sheffield, Iso-Britannia), S. J. Smartt (Queen’s University Belfast, Belfast, Iso-Britannia), T. Krühler (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching b. München, Saksa), J. C. A. Miller-Jones (ICRAR - Curtin University, Perth, Australia), P. M. Vreeswijk (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel), A. Gal-Yam (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel), P. A. Mazzali (Liverpool John Moores University, Liverpool, Iso-Britannia; Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching b. München, Saksa), A. De Cia (European Southern Observatory, Garching b. München, Saksa), D. A. Howell (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, Goleta, USA; University of California Santa Barbara, Santa Barbara, USA), C. Inserra (Queen’s University Belfast, Belfast, Iso-Britannia), F. Patat (European Southern Observatory, Garching b. München, Saksa), A. de Ugarte Postigo (Instituto de Astrofisica de Andalucia, Granada, Espanja; Niels Bohr Institute, Kööpenhamina, Tanska), O. Yaron (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel), C. Ashall (Liverpool John Moores University, Liverpool, Iso-Britannia), I. Bar (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel), H. Campbell (University of Cambridge, Cambridge, Iso-Britannia; University of Surrey, Guildford, Iso-Britannia), T.-W. Chen (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching b. München, Saksa), M. Childress (University of Southampton, Southampton, Iso-Britannia), N. Elias-Rosa (Osservatoria Astronomico di Padova, Padova, Italia), J. Harmanen (Tuorlan observatorio, Turun yliopisto, Piikkiö), G. Hosseinzadeh (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, Goleta, USA; University of California Santa Barbara, Santa Barbara, USA), J. Johansson (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel), T. Kangas (Tuorlan observatorio, Turun yliopisto, Piikkiö), E. Kankare (Queen’s University Belfast, Belfast, Iso-Britannia), S. Kim (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), H. Kuncarayakti (Millennium Institute of Astrophysics, Santiago, Chile; Universidad de Chile, Santiago, Chile), J. Lyman (University of Warwick, Coventry, Iso-Britannia), M. R. Magee (Queen’s University Belfast, Belfast, Iso-Britannia), K. Maguire (Queen’s University Belfast, Belfast, Iso-Britannia), D. Malesani (University of Copenhagen, Kööpenhamina, Tanska; DTU Space, Denmark), S. Mattila (Tuorlan observatorio, Turun yliopisto, Piikkiö; Suomen ESO-keskus (FINCA), Turun yliopisto, Piikkiö; University of Cambridge, Cambridge, Iso-Britannia), C. V. McCully (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, Goleta, USA; University of California Santa Barbara, Santa Barbara, USA), M. Nicholl (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), S. Prentice (Liverpool John Moores University, Liverpool, Iso-Britannia), C. Romero-Cañizales (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Millennium Institute of Astrophysics, Santiago, Chile), S. Schulze (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Millennium Institute of Astrophysics, Santiago, Chile), K. W. Smith (Queen’s University Belfast, Belfast, Iso-Britannia), J. Sollerman (Stockholm University, Tukholma, Ruotsi), M. Sullivan (University of Southampton, Southampton, Iso-Britannia), B. E. Tucker (Australian National University, Canberra, Australia; ARC Centre of Excellence for All-sky Astrophysics (CAASTRO), Australia), S. Valenti (University of California, Davis, USA), J. C. Wheeler (University of Texas at Austin, Austin, USA), ja D. R. Young (Queen’s University Belfast, Belfast, Iso-Britannia).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

Yhteystiedot

Rami Rekola
Tuorlan observatorio
Piikkiö, Finland
Sähköposti: rareko@utu.fi

Pasi Nurmi
Tuorlan observatorio
Piikkiö, Finland
Matkapuhelin: +358 440 121 971

Giorgos Leloudas
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen
Copenhagen, Denmark
Puh.: +972 89346511
Sähköposti: giorgos@dark-cosmology.dk

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso1644.

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso1644fi
Nimi:Black hole
Tyyppi:Early Universe : Galaxy : Component : Central Black Hole
Facility:New Technology Telescope, Very Large Telescope
Science data:2016NatAs...1E...2L

Kuvat

Close-up of star near a supermassive black hole (artist’s impression)
Close-up of star near a supermassive black hole (artist’s impression)
Englanniksi
Supermassive black hole with torn-apart star (artist’s impression)
Supermassive black hole with torn-apart star (artist’s impression)
Englanniksi

Videot

Spinning supermassive black hole rips star apart (artist’s impression)
Spinning supermassive black hole rips star apart (artist’s impression)
Englanniksi
Supermassive black hole rips star apart (simulation)
Supermassive black hole rips star apart (simulation)
Englanniksi

Katso myös