eso2018nb — Pressemelding

Død ved spaghettifisering: ESO-teleskoper registrerer siste øyeblikkene til stjerne fortært av et sort hull

12. oktober 2020

Ved hjelp av teleskoper fra European Southern Observatory (ESO) og andre organisasjoner over hele verden, har astronomer oppdaget en sjelden lysstråle fra en stjerne som blir revet fra hverandre av et supermassivt sort hull. Fenomenet, kjent som en tidevannsforstyrrelse, er det nærmeste av slike lysglimt som hittil er registrert. Det befinner seg i overkant av 215 millioner lysår fra jorda, og har blitt studert i enestående detalj. Forskningen ble publisert i dag i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

«Ideen om et sort hull som ‘suger til seg’ en nærliggende stjerne høres ut som science fiction. Men dette er nøyaktig det som skjer i en tidevannsforstyrrelse», sier Matt Nicholl, en foreleser og Royal Astronomical Society-stipendiat ved University of Birmingham i Storbritannia, og hovedforfatter av den nye studien. Men disse tidevannsforstyrrelseshendelsene, hvor en stjerne opplever det som kalles spaghettifisering når det suges inn av et sort hull, er sjeldne og ikke alltid enkle å studere. Forskergruppen pekte ESOs Very Large Telescope (VLT) og ESOs New Technology Telescope (NTT) mot et nytt lysglimt som oppsto i fjor nær et supermassivt sort hull, for å undersøke i detalj hva som skjer når en stjerne blir fortært av et slikt monster.

Astronomer vet hva som skal skje i teorien. «Når en uheldig stjerne vandrer for nær et supermassivt sort hull i midten av en galakse, river det ekstreme gravitasjonsfeltet til det sorte hullet stjernen til tynne strømmer av materiale», forklarer studieforfatter Thomas Wevers, en ESO-stipendiat i Santiago i Chile, som var ved Institute of Astronomy, University of Cambridge i Storbritannia da han gjennomførte arbeidet. Når noen av de tynne strengene av stjernemateriale faller inn i det sorte hullet under denne spaghettifiseringsprosessen, frigjøres en sterkt lysstråle som astronomer kan oppdage.

Selv om slike lysglimt er kraftige og lys, har astronomer hittil hatt problemer med å undersøke dem fordi de ofte er skjult av en gardin av støv og stjernerester. Først nå har astronomer kunnet finne opprinnelsen til denne gardinen.

«Vi fant ut at når et sort hull sluker en stjerne, kan det skyte en kraftig eksplosjon av materiale utover som hindrer vårt syn», forklarer Samantha Oates, også ved University of Birmingham. Dette skjer fordi energien som frigjøres når det sorte hullet spiser opp stjernemateriale, driver stjernerester utover.

Oppdagelsen var mulig fordi tidevannsforstyrrelsen som teamet studerte, AT2019qiz, ble funnet bare kort tid etter at stjernen ble revet fra hverandre. «Fordi vi fanget det tidlig, kunne vi faktisk se gardinen av støv og stjernerester trekke seg for da det sorte hullet kastet ut en kraftig utstrømning av materiale med hastigheter opp til 10 000 km/s», sier Kate Alexander, NASA Einstein Fellow ved Northwestern University i USA. «Det unike synet vi fikk av det som foregår bak gardinen ga den første muligheten til å finne opprinnelsen til gardinen og følge i sanntid hvordan det omslutter det sorte hullet.»

Teamet utførte observasjoner av AT2019qiz, som ligger i en spiralgalakse i stjernebildet Floden (Eridanus), over en seks-måneders periode da lysutbruddet vokste i lysstyrke og deretter falmet hen. «Flere himmelkartleggingsundersøkelser oppdaget utslipp fra den nye tidevannsforstyrrelsen veldig raskt etter at stjernen ble revet fra hverandre», sier Wevers. «Vi pekte umiddelbart en serie med bakkebaserte teleskoper og romteleskoper i den retningen for å se hvordan lyset ble produsert.» 

Flere observasjoner av hendelsen ble gjort i løpet av de følgende månedene med fasiliteter som inkluderer X-shooter og EFOSC2, kraftige instrumenter på ESOs VLT og ESOs NTT, som ligger i Chile. De raske og omfattende observasjonene i ultrafiolett, optisk, røntgen- og radiolys avslørte for første gang en direkte forbindelse mellom materialet som strømmer ut fra stjernen og det lyse glimtet som sendes ut av det sorte hullet. «Observasjonene viste at stjernen hadde omtrent samme masse som vår egen sol, og at den mistet omtrent halvparten av massen til det sorte hullet, som er over en million ganger mer massivt», sier Nicholl, som også er besøkende forsker. ved University of Edinburgh.

Forskningen hjelper oss bedre å forstå supermassive sorte hull og hvordan materie oppfører seg i de ekstreme gravitasjonsfeltene rundt dem. Teamet sier AT2019qiz til og med kan fungere som en 'Rosetta-stein' for å tolke fremtidige observasjoner av tidevannsforstyrrelser. ESO’s Extremely Large Telescope (ELT), planlagt å starte opp driften dette tiåret, vil gjøre det mulig for forskere å oppdage stadig svakere og raskere utviklende tilfeller av tidevannsforstyrrelser, for ytterligere å løse mysterier innen fysikken til sorte hull.

Mer informasjon

Denne studien ble presentert i den vitenskapelige artikkelen «An outflow powers the optical rise of the nearby, fast-evolving tidal disruption event AT2019qiz» i tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (doi: 10.1093/mnras/staa2824).

Teamet består av M. Nicholl (Birmingham Institute for Gravitational Wave Astronomy and School of Physics and Astronomy, University of Birmingham, Storbritannia [Birmingham] og Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, UK [IfA]), T. Wevers (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Storbritannia), S. R. Oates (Birmingham), K. D. Alexander (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics og Department of Physics and Astronomy, Northwestern University, USA [Northwestern]), G. Leloudas (DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Danmark [DTU]), F. Onori (Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (INAF), Roma, Italia), A. Jerkstrand (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Tyskland og Department of Astronomy, Stockholm University, Sverige [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 og CIFAR Azrieli Global Scholars program, CIFAR, Toronto, Canada), P. Charalampopoulos (DTU), M. Gromadzki (Astronomical Observatory, University of Warsaw, Polen [Warsaw]), N. Ihanec (Warsaw), P. G. Jonker (Department of Astrophysics/IMAPP, Radboud University, Nederland [Radboud] og SRON, Netherlands Institute for Space Research, Nederland [SRON]), A. Lawrence (IfA), I. Mandel (Monash Centre for Astrophysics, School of Physics and Astronomy, Monash University, Australia og The ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery – OzGrav, Australia og 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] og Department of Physics, University of California, Santa Barbara, USA [UCSB]), C. McCully (LCO og UCSB) D. Hiramatsu (LCO og UCSB), D. A. Howell (LCO og UCSB), C. Pellegrino (LCO og 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), og Sorbonne University, Paris), L. Galbany (Departamento de Física Teórica y del Cosmos, Universidad de Granada, Spania), 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, Storbritannia), I. Irani (Weizmann), P. Kuin (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Storbritannia), T. Muller-Bravo (School of Physics and Astronomy, University of Southampton, Storbritannia), 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, Storbritannia [QUB]), K. W. Smith (QUB), B. Tucker (ANU), Ł. Wyrzykowski (Warsaw), D. R. Young (QUB).

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, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile og med Australia som en strategisk partner. 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 og det verdensledende Very Large Telescope Interferometer, samt de to kartleggingsteleskopene VISTA som observerer i infrarødt og VLT Survey Telescope som observerer i synlig lys. ESO er også en viktig partner i to fasiliteter ved Chajnantor, APEX og ALMA, som er nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge Extremely Large Telescope (ELT). Med en speildiameter på 39 meter vil dette bli det største «øye» i verden som ser opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Maria Hammerstrøm (oversetter & norsk pressekontakt)
Universitetet i Oslo
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

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

Thomas Wevers
European Southern Observatory
Santiago, Chile
E-post: Thomas.Wevers@eso.org

Samantha Oates
Institute of Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham
Birmingham, UK
E-post: 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
E-post: kate.alexander@northwestern.edu

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6670
Mob.: +49 151 241 664 00
E-post: pio@eso.org

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso2018 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.:eso2018nb
Navn:AT2019qiz
Type:Local Universe : Star : Evolutionary Stage : Black Hole
Facility:New Technology Telescope, Very Large Telescope
Instruments:EFOSC2, X-shooter

Bilder

Illustrasjon av at stjerne som blir tidevannsforstyrret av et supermassivt sort hull
Illustrasjon av at stjerne som blir tidevannsforstyrret av et supermassivt sort hull
Plassering av AT2019qiz i stjernebildet Floden
Plassering av AT2019qiz i stjernebildet Floden
Himmelen rundt AT2019qiz
Himmelen rundt AT2019qiz

Videoer

ESOcast 231 Light: Død ved spaghettifisering
ESOcast 231 Light: Død ved spaghettifisering
Død ved spaghettifisering: Animasjon av stjerne som blir tidevannsforstyrret av et sort hull
Død ved spaghettifisering: Animasjon av stjerne som blir tidevannsforstyrret av et sort hull
Zoom inn på AT2019qiz
Zoom inn på AT2019qiz

Se også