eso1644nb — Pressemelding

Stjerneslukende, roterende sort hull forklarer supersterk lyskilde i fjern galakse

12. desember 2016

I en fjern galakse ble det i fjor oppdaget en usedvanlig lyssterk punktkilde. Den fikk betegnelsen ASASSN-15lh og ble ansett for å være den kraftigste supernova som noen gang er registrert. Men nye data fra flere observatorier, deriblant ESO, sår nå tvil om denne klassifiseringen. En gruppe astronomer foreslår i stedet at utbruddet skyldtes en enda mer ekstrem og sjelden hendelse, nemlig et hurtigroterende sort hull som rev i stykker en forbipasserende stjerne.

I 2015 registrerte All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN) en hendelse som ble betraktet som den mest lyssterke supernova man noen gang har oppdaget. Den fikk navnet ASASSN-15lh og ble klassifisert som en superlyssterk supernova, eller «superluminous supernova» på engelsk. Supernovaer av denne typen skyldes ekstremt massive stjerner som eksploderer på slutten av sitt liv. ASASSN-15lh var dobbelt så lyssterk som den tidligere rekordholderen, og på sitt kraftigste lyste den 20 ganger sterkere enn hele Melkeveigalaksen!

Et internasjonalt forskerteam ledet av Giorgos Leloudas (Weizmann Institute of Science i Israel og Dark Cosmology Centre i Danmark) har nå gjort flere observasjoner av den fjerne galaksen – om lag 4 milliarder lysår unna Jorda – der eksplosjonen fant sted. I en forskningsartikkel lanserer teamet en ny forklaring på denne ekstraordinære hendelsen.

«Vi observerte kilden i ti måneder etter det voldsomme lysutbruddet. Vi har nå kommet fram til at en usedvanlig lyssterk supernova neppe er forklaringen. Våre resultater indikerer at hendelsen trolig ble forårsaket av et raskt roterende supermassivt sort hull som rev i stykker en liten stjerne,» sier Leloudas.

I dette scenarioet kom altså en sollignende stjerne for nær det supermassive sorte hullet som holder til i sentrum av den fjerne galaksen. De ekstreme gravitasjonskreftene slet stjernen fra hverandre, noe man bare har observert rundt ti ganger tidligere. Stjernen ble rett og slett «spagettifisert». Det ekstremt sterke lyset skyldtes sjokkbølger i stjernerestene samt varme generert i akkresjonsskiven omkring det sorte hullet. Denne prosessen framsto likevel for oss som en særdeles lyssterk supernovaeksplosjon. (Stjernen selv kunne ikke ha eksplodert som supernova ettersom den hadde altfor liten masse.)

Teamet baserer sine nye konklusjoner på observasjoner utført med en rekke teleskoper på bakken og i rommet, deriblant Very Large Telescope (VLT) ved ESOs Paranal-observatorium, New Technology Telescope (NTT) ved ESOs La Silla-observatorium og Romteleskopet Hubble tilhørende NASA og ESA [1]. Observasjonene med NTT var del av prosjektet Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects (PESSTO).

«Det er flere uavhengige aspekter ved observasjonene som tyder på at hendelsen kan tilskrives en istykkerrevet stjerne nær et sort hull og ikke en superlyssterk supernova,» bemerker medforfatter Morgan Fraser (ved publiseringstidspunktet ansatt ved University of Cambridge i Storbritannia, men nå tilhørende University College Dublin i Irland).

Dataene avslørte blant annet at hendelsen gjennomgikk tre ulike faser i løpet av de ti månedene oppfølgingsobservasjonene varte. Totalt sett stemmer dataene bedre overens med hva man forventer å se fra en sønderslitt stjerne omkring et sort hull enn fra en superlyssterk supernova. En tid etter utbruddet observerte man dessuten en temperaturøkning og en midlertidig økning i intensiteten på ultrafiolette bølgelengder. Også disse funnene stemmer dårlig med en superlyssterk supernova. I tillegg opptrådte hendelsen i en rød, massiv galakse uten særlig aktiv stjernedannelse. Superlyssterke supernovaer finner vanligvis sted i blå, stjernedannende dverggalakser.

Selv om astronomene mener at en supernova neppe står bak hendelsen, så sier de samtidig at et klassisk «sort-hull-sluker-en-stjerne»-tilfelle heller ikke kan forklare observasjonene fullt ut:

«Prosessen vi har presentert, kan ikke forklares med et ikke-roterende supermassivt sort hull. Vi mener at ASASSN-15lh oppstod fordi det sorte hullet var av en helt bestemt type,» sier teammedlem Nicholas Stone (Columbia University i USA).

Basert på massen til vertsgalaksen har det supermassive sorte hullet i galaksekjernen en masse på minst 100 millioner ganger Solas. Et sort hull med denne massen vil normalt ikke være i stand til å rive i stykker stjerner utenfor hendelseshorisonten sin. Men hvis det sorte hullet er av den typen som roterer svært raskt – et såkalt Kerr-hull – er situasjonen en helt annen.

«Selv med alle dataene som nå er innhentet, kan vi ikke si med 100 prosent sikkerhet at ASASSN-15lh stammet fra en istykkerrevet stjerne nær en sort hull. Men det er den klart mest sannsynlige tolkningen,» avslutter Leloudas.

Fotnoter

[1] Foruten data fra ESOs Very Large Telescope, New Technology Telescope og Romteleskopet Hubble (NASA/ESA) brukte teamet observasjoner fra NASAs Swift-teleskop, Las Cumbres Observatory Global Telescope (LCOGT), Australia Telescope Compact Array, ESAs romteleskop XMM-Newton, Wide-Field Spectrograph (WiFeS) og Magellan-teleskopet.

Mer informasjon

Studien presenteres i en forskningsartikkel i tidsskriftet Nature Astronomy: «The Superluminous Transient ASASSN-15lh as a Tidal Disruption Event from a Kerr Black Hole» av G. Leloudas et al.

Forskerteamet består av G. Leloudas (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel; Niels Bohr Institute, København, Danmark), M. Fraser (University of Cambridge, Cambridge, Storbritannia), 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, Nederland; Radboud University Nijmegen, Nijmegen, Nederland), I. Arcavi (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, Goleta, USA; University of California, Santa Barbara, USA), C. Fremling (Stockholm University, Stockholm, Sverige), J. R. Maund (University of Sheffield, Sheffield, Storbritannia), S. J. Smartt (Queen’s University Belfast, Belfast, Storbritannia), T. Krühler (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching b. München, Tyskland), 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, Storbritannia; Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching b. München, Tyskland), A. De Cia (European Southern Observatory, Garching b. München, Tyskland), 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, Storbritannia), F. Patat (European Southern Observatory, Garching b. München, Tyskland), A. de Ugarte Postigo (Instituto de Astrofisica de Andalucia, Granada, Spania; Niels Bohr Institute, København, Danmark), O. Yaron (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel), C. Ashall (Liverpool John Moores University, Liverpool, Storbritannia), I. Bar (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel), H. Campbell (University of Cambridge, Cambridge, Storbritannia; University of Surrey, Guildford, Storbritannia), T.-W. Chen (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching b. München, Tyskland), M. Childress (University of Southampton, Southampton, Storbritannia), N. Elias-Rosa (Osservatoria Astronomico di Padova, Padova, Italia), J. Harmanen (University of Turku, Piikkiö, Finland), 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 (University of Turku, Piikkiö, Finland), E. Kankare (Queen’s University Belfast, Belfast, Storbritannia), 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, Storbritannia), M. R. Magee (Queen’s University Belfast, Belfast, Storbritannia), K. Maguire (Queen’s University Belfast, Belfast, Storbritannia), D. Malesani (University of Copenhagen, København, Danmark; DTU Space, Danmark), S. Mattila (University of Turku, Piikkiö, Finland; Finnish Centre for Astronomy with ESO (FINCA), University of Turku, Piikkiö, Finland; University of Cambridge, Cambridge, Storbritannia), 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, Storbritannia), 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, Storbritannia), J. Sollerman (Stockholm University, Stockholm, Sverige), M. Sullivan (University of Southampton, Southampton, Storbritannia), 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) og D. R. Young (Queen’s University Belfast, Belfast, Storbritannia).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 16 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal har ESO oppført Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskoper. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er en viktig partner i ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge European Extremely Large Telescope (E-ELT). Med en speildiameter på 39 meter vil dette bli det største «øye» i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

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

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1644 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1644nb
Navn:Black hole
Type:Early Universe : Galaxy : Component : Central Black Hole
Facility:New Technology Telescope,Very Large Telescope
Science data:2016NatAs...1E...2L

Bilder

Nærbilde av stjerne nær et supermassivt sort hull (illustrasjon)
Nærbilde av stjerne nær et supermassivt sort hull (illustrasjon)
Supermassivt sort hull med istykkerrevet stjerne (illustrasjon)
Supermassivt sort hull med istykkerrevet stjerne (illustrasjon)

Videoer

Roterende supermassivt sort hull river stjerne i stykker (animasjon)
Roterende supermassivt sort hull river stjerne i stykker (animasjon)
Supermassivt sort hull river stjerne i stykker (simulering)
Supermassivt sort hull river stjerne i stykker (simulering)

Se også