eso1644sv — Pressmeddelande (forskning)

Snurrande svart hål förklarar extrem ljuskälla på himlen

Teleskop från ESO hjälper omtolka en strålande explosion

12 december 2016

En utomordentligt lysande ljuspunkt som setts i en avlägsen galax med namnet ASASSN-15lh kan vara den ljusaste supernovan som någonsin skådats. Men nya observationer från flera observatorier, inklusive ESO, gör nu att man tvivlar på denna klassifikation. Istället föreslår en grupp av astronomer att källan är en händelse som är ännu mer extrem och sällsynt – ett snabbt roterande svart hål som sliter isär en passerande stjärna som kommit alltför nära.

Under 2015 upptäckte projektet All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN) en händelse som fick namnet ASASSN-15lh. Den rapporterades vara den ljusaste supernovan någonsin – och kategoriserades som en superljus supernova, det vill säga explosionen av en extremt massiv stjärna som nått slutet av sitt liv. Den var dubbelt så ljus jämfört med den tidigare rekordhållaren, och lyste som mest 20 gånger starkare än hela vår galax, Vintergatan.

Ett internationellt forskarlag lett av Giorgos Leloudas vid Weizmann Institute of Science i Israel och Dark Cosmology Centre i Danmark, har nu gjort ytterligare observationer av den avlägsna galaxen, cirka 4 miljarder ljusår från jorden, där explosionen ägde rum och har föreslagit en ny förklaring för denna extraordinära händelse.

– Vi observerade källan under 10 månader efter utbrottet och har kommit fram till att en extremt ljus supernova inte är en sannolik förklaring. Våra resultat pekar på att händelsen orsakades av ett snabbt roterande supermassivt svart hål som förstörde en stjärna med låg massa, förklarar Leloudas.

I detta scenario sliter de extrema gravitationella krafterna från ett supermassivt svart hål i mitten av värdgalaxen isär en sollik stjärna som kommit alltför nära – en gravitationell sönderslitning på grund av tidvattenkrafter. Sådana fenomen har hittills bara observerats ungefär tio gånger. I processen har stjärnan spaghettifierats och chockvågor från kolliderande stjärnrester samt värmen som genereras från anhopningen av material leder till en explosion av ljus. Detta gjorde att det såg ut som en väldigt ljus supernovaexplosion, även om stjärnan själv inte var tillräckligt massiv för att sluta sitt liv som en supernova.

Forskarlaget bygger sina nya slutsatser från observationer med ett antal olika mark- och rymdbaserade teleskop. Bland dessa har vi Very Large Telescope vid ESO:s Paranalobservatorium, New Technology Telescope vid ESO:s La Sillaobservatorium och NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble [1]. Observationerna med NTT gjordes som en del av kartläggningen Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects (PESSTO).

– Det finns flera oberoende aspekter med observationerna som tyder på att denna händelse verkligen orsakades av gravitationell sönderslitning och inte en ljusstark supernova, förklarar medförfattaren Morgan Fraser, University of Cambridge i Storbritannien (numera verksam vid University College Dublin, Irland).

Framförallt visar forskarnas mätdata under 10 månader av uppföljande observationer att händelsen kunde delas i tre olika faser. Sammanlagt liknar mätningarna mer vad man förväntar sig av en gravitationell sönderslitning snarare än en ljusstark supernova. Att källans ultraviolett ljus ljusnade en andra gång samtidigt som dess temperatur ökade talar emot att det handlar om en supernova. Dessutom är platsen för händelsen – en röd, tung och relativt inaktiv galax – inte heller där man oftast hittar de ljusstarkaste supernovaexplosioner, som normalt sett förekommer i blåa dvärggalaxer där många stjärnor bildas samtidigt.

Forskarlaget bedömer att supernovatolkningen är osannolik, men de konstaterar också att mätningarna stämmer inte heller helt överens med vad man väntar sig av en den enklaste varianten av en gravitationell sönderslitning med ett icke roterande supermassivt svart hål.

– Den gravitationella sönderslitning som vi tänker oss kan inte förklaras med ett supertungt svart hål som inte snurrar. Vi argumenterar för tolkningen att ASASSN-15lh var en gravitationella sönderslitning som orsakades av en väldigt speciellt typ av svart hål, säger teammedlemmen Nicholas Stone vid Columbia University i USA.

Värdgalaxens massa tyder på att i dess mitt finns ett supermassivt svart hål vars massa uppgår till 100 miljoner gånger solens. Ett svart hål med denna massa skulle normalt sett inte kunna förstöra stjärnor utanför dess händelsehorisont – gränsen inom vilken ingenting kan undfly dess gravitationskraft. Men om det svarta hålet är av en speciell typ som roterar väldigt snabbt – ett så kallad Kerr-svart hål – så gäller inte längre denna begränsning.

– Även med alla insamlade data kan vi inte säga med 100 procents säkerhet att händelsen ASASSN-15lh var en gravitationell sönderslitning. Men det är den i särklass mest sannolika förklaringen, avslutar Leloudas.

Noter

[1] Förutom data från ESO:s Very Large Telesope, New Technology Telescope och NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble, har forskarlaget även använt observationer från NASA:s rymdteleskop Swift, Las Cumbres Observatory Global Telescope (LCOGT), Australia Telescope Compact Array, ESA:s XMM-Newton, Wide-Field Spectrograph (WiFeS) och Magellanteleskopet.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel med titeln “The Superluminous Transient ASASSN-15lh as a Tidal Disruption Event from a Kerr Black Hole” av G. Leloudas m. fl. och publiceras i den nya tidsskriften Nature Astronomy.

Forskarlaget består av G. Leloudas (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel; Niels Bohr Institute, Copenhagen, Danmark), M. Fraser (University of Cambridge, Cambridge, Storbritannien), 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, Nederländerna; Radboud University Nijmegen, Nijmegen, Nederländerna), 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, Storbritannien), S. J. Smartt (Queen’s University Belfast, Belfast, Storbritannien), T. Krühler (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching b. München, Tyskland), J. C. A. Miller-Jones (ICRAR - Curtin University, Perth, Australien), 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, Storbritannien; 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, Storbritannien), F. Patat (European Southern Observatory, Garching b. München, Tyskland), A. de Ugarte Postigo (Instituto de Astrofisica de Andalucia, Granada, Spanien; Niels Bohr Institute, Copenhagen, Danmark), O. Yaron (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel), C. Ashall (Liverpool John Moores University, Liverpool, Storbritannien), I. Bar (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel), H. Campbell (University of Cambridge, Cambridge, Storbritannien; University of Surrey, Guildford, Storbritannien), T.-W. Chen (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching b. München, Tyskland), M. Childress (University of Southampton, Southampton, Storbritannien), N. Elias-Rosa (Osservatoria Astronomico di Padova, Padova, Italien), 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, Storbritannien), 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, Storbritannien), M. R. Magee (Queen’s University Belfast, Belfast, Storbritannien), K. Maguire (Queen’s University Belfast, Belfast, Storbritannien), D. Malesani (Köpenhamns universitet, Köpenhamn, Danmark; DTU Space, Danmark), S. Mattila (Åbos universitet, Piikkiö, Finland; Finnish Centre for Astronomy with ESO (FINCA), University of Cambridge, Cambridge, Storbritannien), 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, Storbritannien), 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, Storbritannien), J. Sollerman (Stockholms universitet, Stockholm, Sverige), M. Sullivan (University of Southampton, Southampton, Storbritannien), B. E. Tucker (Australian National University, Canberra, Australien; ARC Centre of Excellence for All-sky Astrophysics (CAASTRO), Australien), S. Valenti (University of California, Davis, USA), J. C. Wheeler (University of Texas at Austin, Austin, USA), och D. R. Young (Queen’s University Belfast, Belfast, Storbritannien).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

Kontakter

Robert Cumming, kontaktperson för ESO:s utåtriktade verksamhet i Sverige
Onsala rymdobservatorium
Onsala, Sverige
Tel: 031 772 5500
Mobil: 070 493 3114
E-post: robert.cumming@chalmers.se

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

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

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1644, som tagits fram inom ramarna för ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer som fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Robert Cumming.

Om pressmeddelandet

Pressmeddelande nr:eso1644sv
Namn:Black hole
Typ:Early Universe : Galaxy : Component : Central Black Hole
Facility:New Technology Telescope, Very Large Telescope
Science data:2016NatAs...1E...2L

Bilder

En stjärna kommer alltför nära ett supermassivt svart hål (illustration)
En stjärna kommer alltför nära ett supermassivt svart hål (illustration)
Supertungt svart hål med rester av en söndersliten stjärna (illustration)
Supertungt svart hål med rester av en söndersliten stjärna (illustration)

Videor

Hur det skulle kunna se ut när ett supermassivt hål sliter isär en stjärna
Hur det skulle kunna se ut när ett supermassivt hål sliter isär en stjärna
Simulering av hur ett supermassivt svart hål sliter isär en stjärna
Simulering av hur ett supermassivt svart hål sliter isär en stjärna

Se även