Meest verre detectie van een zwart gat dat een ster opslokt

[univers]

Eerder dit jaar werd de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory (ESO) gealarmeerd nadat een ongewone bron van zichtbaar licht was gedetecteerd door een surveytelescoop. De VLT werd, samen met andere telescopen, snel verplaatst naar de bron: een superzwaar zwart gat in een ver sterrenstelsel dat een ster had verslonden en de restanten in een jet had verdreven. De VLT stelde vast dat dit het verste voorbeeld was van een dergelijke gebeurtenis dat ooit is waargenomen. Omdat de jet bijna naar ons toe wijst, is dit ook de eerste keer dat hij is ontdekt met zichtbaar licht, wat een nieuwe manier biedt om deze extreme gebeurtenissen te detecteren.


Deze artist's impression illustreert hoe het eruit zou kunnen zien als een ster te dicht bij een zwart gat komt, waar de ster wordt samengedrukt door de intense zwaartekracht van het zwarte gat. Een deel van het materiaal van de ster wordt naar binnen getrokken en wervelt rond het zwarte gat dat de schijf vormt die op deze afbeelding te zien is. In zeldzame gevallen, zoals deze, worden stralen materie en straling uit de polen van het zwarte gat geschoten. In het geval van de AT2022cmc-gebeurtenis werden bewijzen van de jets gedetecteerd door verschillende telescopen, waaronder de VLT, die vaststelden dat dit het verste voorbeeld van een dergelijke gebeurtenis was. Credit: ESO/M Kornmesser

Sterren die te dicht bij een zwart gat komen, worden uiteengereten door de ongelooflijke getijdekrachten van het zwarte gat in wat bekend staat als een getijdenverstoring (TDE). Ongeveer 1% hiervan zorgt ervoor dat stralen plasma en straling worden uitgeworpen uit de polen van het roterende zwarte gat. In 1971 introduceerde de pionier van het zwarte gat John Wheeler [1] het concept van jetted-TDE's als " een tube tandpasta die stevig om het midden wordt geklemd", waardoor het systeem " materie uit beide uiteinden spuit". ”

" We hebben slechts een handvol van deze jetted-TDE's gezien en het blijven zeer exotische en slecht begrepen gebeurtenissen ", zegt Nial Tanvir van de Universiteit van Leicester in het Verenigd Koninkrijk, die de waarnemingen leidde om de afstand van het object tot de VLT te bepalen. Astronomen zijn dus constant op zoek naar deze extreme gebeurtenissen om te begrijpen hoe de jets eigenlijk worden gecreëerd en waarom zo'n klein deel van de TDE's ze produceert.

Als onderdeel van deze zoektocht onderzoeken veel telescopen, waaronder de Zwicky Transient Facility ( ZTF ) in de VS, herhaaldelijk de hemel op tekenen van kortstondige, vaak extreme gebeurtenissen die vervolgens veel gedetailleerder kunnen worden bestudeerd door telescopen zoals ESO's VLT in Chili. " We hebben een open-source datapijplijn ontwikkeld om belangrijke informatie uit de ZTF-enquête op te slaan en te ontginnen en ons in realtime te waarschuwen voor atypische gebeurtenissen ", legt Igor Andreoni uit, een astronoom aan de Universiteit van Maryland in de VS die mede-leider was van de paper vandaag gepubliceerd in Nature samen met Michael Coughlin van de Universiteit van Minnesota.

In februari van dit jaar ontdekte de ZTF een nieuwe bron van zichtbaar licht. De gebeurtenis, genaamd AT2022cmc, deed denken aan een gammastraaluitbarsting - de krachtigste lichtbron in het heelal. Het vooruitzicht getuige te zijn van dit zeldzame fenomeen bracht astronomen ertoe verschillende telescopen van over de hele wereld te activeren om de mysterieuze bron in meer detail te observeren. Dit omvatte ESO's VLT, die deze nieuwe gebeurtenis snel waarnam met het X-shooter- instrument. De VLT-gegevens plaatsten de bron op een ongekende afstand voor deze gebeurtenissen: het licht geproduceerd door AT2022cmc begon zijn reis toen het universum ongeveer een derde van zijn huidige leeftijd had.

Een grote verscheidenheid aan licht, van hoogenergetische gammastralen tot radiogolven, werd verzameld door 21 telescopen over de hele wereld. Het team vergeleek deze gegevens met verschillende soorten bekende gebeurtenissen, van instortende sterren tot kilonovae . Maar het enige scenario dat overeenkwam met de gegevens was een zeldzame jetted-TDE die naar ons wees. Giorgos Leloudas, een astronoom bij DTU Space in Denemarken en co-auteur van deze studie, legt uit dat " omdat de relativistische jet naar ons wijst, het de gebeurtenis veel helderder maakt dan het anders zou lijken, en zichtbaar is over een groter bereik van de elektromagnetisch spectrum. "

Uit de VLT-afstandsmeting bleek dat AT2022cmc de meest afgelegen TDE is die ooit is ontdekt, maar dit is niet het enige recordbrekende aspect van dit object. " Tot nu toe werd het kleine aantal jetted-TDE's dat bekend is aanvankelijk gedetecteerd met behulp van hoge-energie gammastraling- en röntgentelescopen, maar dit was de eerste ontdekking van een tijdens een optisch onderzoek ", zegt Daniel Perley, een astronoom bij Liverpool John Moores University in het VK en co-auteur van de studie. Dit demonstreert een nieuwe manier om jetted-TDE's te detecteren, waardoor deze zeldzame gebeurtenissen verder kunnen worden bestudeerd en de extreme omgevingen rond zwarte gaten kunnen worden onderzocht.


Deze animatie is een artist's impression van hoe het materiaal van een ster naar het zwarte gat in het centrum van een ver sterrenstelsel viel en stralen materie en straling produceerde. Omdat de jets bijna naar ons toe wijzen, kon de gebeurtenis, genaamd AT2022cmc, voor het eerst vanaf de aarde worden ontdekt met een optische telescoop. Credit: ESO/M Kornmesser

https://www.eso.org/public/news/eso2216/