eso2018fi — Tutkimustiedote

Venymiskuolema: ESO:n teleskoopit ovat nähneet mustan aukon nielaiseman tähden viimeiset vaiheet

12. lokakuuta 2020

Tähtitieteilijät ovat havainneet Euroopan eteläisen observatorion (ESO) ja muiden järjestöjen kaukoputkien avulla harvinaisen valoilmiön supermassiivisen mustan aukon repimästä tähdestä. Ilmiö, joka tunnetaan vuorovesihäiriötapahtumana, on lähin tähän mennessä havaittu tapahtuma hieman yli 215 miljoonan valovuoden päässä Maasta. Sitä on nyt tutkittu ennennäkemättömän yksityiskohtaisesti. Tutkimus julkaistaan tänään Royal Astronomical Societyn Monthly Notices lehdessä.

”Ajatus läheistä tähteä imevästä mustasta aukosta, kuulostaa lähinnä tieteiskirjalliselta tuotokselta, mutta juuri näin vuorovesihäiriötapahtumassa (tidal disruption event) käy, Matt Nicholl, joka on luennoitsija ja Royal Astronomical Societyn tutkija Birminghamin yliopistossa Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja uuden tutkimuksen päätekijä, sanoi. Nämä vuorovesihäiriöt, joissa tähti venyy pitkäksi nauhaksi ja kokee niin kutsutun spagettifikaation musta aukon nielaistessa sen sisäänsä, ovat harvinaisia ja niitä on usein vaikea tutkia. Tutkijaryhmä kohdisti ESO:n Very Large Telescope eli VLT-kaukoputken ja ESO:n New Technology Telescope eli NTT-kaukoputken uutta valonvälähdykstä kohti, joka tapahtui viime vuonna supermassiivisen mustan aukkon lähellä. Tavoitteena oli tutkia yksityiskohtaisesti, mitä tapahtuu, kun tällainen hirviö ahmii tähden sisuuksiinsa.

Tähtitieteilijät tietävät, mitä teoriassa tässä tilanteessa pitäisi tapahtua. ”Kun epäonninen tähti vaeltaa liian lähellä supermassiivista mustaa aukkoa galaksin keskustassa, niin mustan aukon äärimmäinen painovoima repii tähden ohuiksi materiaalivirroiksi”, tutkimuksen tekijä Thomas Wevers ja ESO Fellow Santiagossa Chilessä sanoi. Tätä työtä tehdessään hän oli Cambridgen tähtitieteen instituutissa Englannissa. Koska osa tähdestä irti revityistä ohuista säikeistä putoaa mustaan aukkoon tämän prosessin aikana, niin tämä saa aikaan voimakkaan energiapurkauksen, jonka tähtitieteilijät voivat havaita.

Vaikka ilmö on voimakas ja kirkas, niin tähtitieteilijöillä on tähän asti ollut vaikeuksia tutkia tätä valopurkausta, jota pölyn ja muun materian verho usein peittää. Vasta nyt tähtitieteilijät ovat voineet selvittää tämän tapahtuman alkuperää.

”Huomasimme, että mustan aukon tähden ahmiminen voi käynnistää voimakkaan ulospäin suuntautuvan materiaalin räjähdyksen, joka estää näkymäämme mustasta aukosta”, Samantha Oates, myös Birminghamin yliopistosta, kertoi. Näin tapahtuu, koska mustan aukon syödessä tähtiainesta siitä vapautuva energia kuljettaa tähden jäänteitä ulospäin.

Löytö oli mahdollinen, koska tutkimusryhmän tutkima vuorovesihäiriötapahtuma (tidal disruption event) AT2019qiz, löytyi vain vähän aikaa sen jälkeen, kun tähti oli revitty kappaleiksi. ”Koska saimme tehtyä havainnon aikaisin, niin itse asiassa näimme, miten pölyn ja muun materian muodostama verho rakentuu, kun musta aukko käynnisti voimakkaan materiaalin ulosvirtauksen nopeudeltaan jopa 10 000 km/s”, Kate Alexander, NASA Einstein Fellow Northwestern yliopistosta Yhdysvalloista, sanoi. ”Tämä ainutlaatuinen 'kurkistus verhon taakse' oli  ensimmäinen mahdollisuus paljastaa kohdetta peittävän materiaalin alkuperä ja seurata reaaliajassa, miten se peittää mustan aukon.”

Tutkimusryhmä teki havaintoja At2019qiz:sta, joka sijaitsee spiraaligalaksissa Eridanuksen tähdistössä, kuuden kuukauden aikajaksolla, kun kohteen kirkkaus kasvoi ja hiipui sitten pois. ”Useat tutkimukset löysivät vuorovesihäiriötapahtuman hyvin nopeasti tähden revittyä kappaleiksi”, Wevers sanoi. ”Me kohdistimme välittömästi Maan pinnalla ja avaruudessa olevia teleskooppeja tuohon suuntaan nähdäksemme, miten valo oikeasti sai alkunsa”.

Seuraavien kuukausien aikana tapahtumasta tehtiin useita eri havaintoja eri tutkimuslaitteilla, kuten X-shooterilla ja EFOSC2:lla, jotka ovat tehokkaita Chilessä sijaitsevia ESO:n VLT:n ja ESO:n NTT:n instrumentteja. Nopeat ja kattavat havainnot kohteen ultraviolettisäteilystä, optisesta, röntgen- ja radioaalloista paljastivat ensimmäistä kertaa suoran yhteyden tähdestä virtaavan materiaalin ja mustan aukon lähettämän kirkkaan leimahduksen välillä. ”Havainnot osoittivat, että tähdellä oli suurin piirtein sama massa kuin omalla Auringollamme, ja että se menetti siitä noin puolet mustaan aukkoon, joka itse on yli miljoona kertaa massiivisempi”, Nicholl, joka on vierailevana tutkijana Edinburghin yliopistossa, sanoi.

Tutkimus auttaa meitä ymmärtämään paremmin supermassiivisia mustia aukkoja ja sitä, miten aine käyttäytyy äärimmäisissä painovoimaympäristöissä niiden ympärillä. Tutkimusryhmä sanoi, että AT2019QIZ voisi jopa toimia ”Rosettan kivenä” tulevien vuorovesihäiriötapahtumista tehtävien havaintojen tulkinnoissa. ESO:n Erittäin suuri teleskooppi (ELT), joka on suunniteltu aloittamaan toimintansa tällä vuosikymmenellä, antaa tutkijoille mahdollisuuden havaita yhä himmeämpiä ja nopeammin tapahtuvia vuorovesihäiriötapahtumia, joilla ratkaistaan mustan aukon fysiikan salaisuuksia.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on julkaistu artikkelissa: “An outflow powers the optical rise of the nearby, fast-evolving tidal disruption event AT2019qiz”, joka ilmestyy  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (doi: 10.1093/mnras/staa2824) julkaisusarjassa.

Tutkimusryhmässä mukana ovat olleet: M. Nicholl (Birmingham Institute for Gravitational Wave Astronomy and School of Physics and Astronomy, University of Birmingham, UK [Birmingham] ja Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, UK [IfA]), T. Wevers (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), S. R. Oates (Birmingham), K. D. Alexander (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics and Department of Physics and Astronomy, Northwestern University, USA [Northwestern]), G. Leloudas (DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Tanska [DTU]), F. Onori (Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (INAF), Roma, Italia), A. Jerkstrand (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Saksa and Department of Astronomy, Stockholm University, Ruotsi [Stockholm]), S. Gomez (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA [CfA]), S. Campana (INAF–Osservatorio Astronomico di Brera, Italia), I. Arcavi (The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Israel and CIFAR Azrieli Global Scholars program, CIFAR, Toronto, Canada), P. Charalampopoulos (DTU), M. Gromadzki (Astronomical Observatory, University of Warsaw, Puola [Warsaw]), N. Ihanec (Warsaw), P. G. Jonker (Department of Astrophysics/IMAPP, Radboud University, Alankomaat [Radboud] ja SRON, Netherlands Institute for Space Research, Alankomaat [SRON]), A. Lawrence (IfA), I. Mandel (Monash Centre for Astrophysics, School of Physics and Astronomy, Monash University, Australia ja The ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery – OzGrav, Australia ja Birmingham), S. Schulze (Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Israel [Weizmann]) P. Short (IfA), J. Burke (Las Cumbres Observatory, Goleta, USA [LCO] ja Department of Physics, University of California, Santa Barbara, USA [UCSB]), C. McCully (LCO and UCSB) D. Hiramatsu (LCO and UCSB), D. A. Howell (LCO and UCSB), C. Pellegrino (LCO and UCSB), H. Abbot (The Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Australia [ANU]), J. P. Anderson (European Southern Observatory, Santiago, Chile), E. Berger (CfA), P. K. Blanchard (Northwestern), G. Cannizzaro (Radboud and SRON), T.-W. Chen (Stockholm), M. Dennefeld (Institute of Astrophysics Paris (IAP), and Sorbonne University, Paris), L. Galbany (Departamento de Física Teórica y del Cosmos, Universidad de Granada, Espanja), S. González-Gaitán (CENTRA-Centro de Astrofísica e Gravitação and Departamento de Física, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal), G. Hosseinzadeh (CfA), C. Inserra (School of Physics & Astronomy, Cardiff University, UK), I. Irani (Weizmann), P. Kuin (Mullard Space Science Laboratory, University College London, UK), T. Muller-Bravo (School of Physics and Astronomy, University of Southampton, UK), J. Pineda (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile), N. P. Ross (IfA), R. Roy (The Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics, Ganeshkhind, India), S. J. Smartt (Astrophysics Research Centre, School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast, UK [QUB]), K. W. Smith (QUB), B. Tucker (ANU), Ł. Wyrzykowski (Warsaw), D. R. Young (QUB).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Irlanti, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta, joiden lisäksi Chile toimii laitteistojen sijoitusmaana ja Australia strategisena kumppanina. 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 VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) ja siihen liittyvä, maailmanlaajuisesti johtava VLTI-interferometri, sekä kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja VST-teleskooppi näkyvän valon aallonpituuksilla. Paranalilla ESO tulee myös hallinnoimaan ja operoimaan eteläistä Tšerenkov-teleskooppien verkostoa (Cherenkov Telescope Array South), mikä on maailman suurin ja herkin gammasäteilyä havainnoiva observatorio. ESO on myös merkittävä kumppani kahdessa Chajnantorin laitteistossa, APEX-teleskoopissa ja ALMA-teleskoopissa, joka on maailman suurin tähtitieteellinen projekti. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT-teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

Yhteystiedot

Pasi Nurmi
Koordinaattori, FT, Turun yliopisto, Tiedekeskus
Turku, Suomi
Matkapuhelin: +358294504358
Sähköposti: pasnurmi@utu.fi

Matt Nicholl
School of Physics and Astronomy and Institute of Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham
Birmingham, UK
Sähköposti: m.nicholl.1@bham.ac.uk

Thomas Wevers
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Sähköposti: Thomas.Wevers@eso.org

Samantha Oates
Institute of Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham
Birmingham, UK
Sähköposti: sroates@star.sr.bham.ac.uk

Kate Alexander
Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics and Department of Physics and Astronomy, Northwestern University
Evanston, USA
Sähköposti: kate.alexander@northwestern.edu

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso2018.

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso2018fi
Nimi:AT2019qiz
Tyyppi:Local Universe : Star : Evolutionary Stage : Black Hole
Facility:New Technology Telescope, Very Large Telescope
Instruments:EFOSC2, X-shooter
Science data:2020MNRAS.499..482N

Kuvat

Artist’s impression of star being tidally disrupted by a supermassive black hole
Artist’s impression of star being tidally disrupted by a supermassive black hole
Englanniksi
Location of AT2019qiz in the constellation of Eridanus
Location of AT2019qiz in the constellation of Eridanus
Englanniksi
The sky around AT2019qiz
The sky around AT2019qiz
Englanniksi

Videot

ESOcast 231 Light: Death by Spaghettification
ESOcast 231 Light: Death by Spaghettification
Englanniksi
Death by spaghettification: artistic animation of star being tidally disrupted by a black hole
Death by spaghettification: artistic animation of star being tidally disrupted by a black hole
Englanniksi
Zooming in on AT2019qiz
Zooming in on AT2019qiz
Englanniksi

Katso myös