Pressmeddelande

Slukad av ett svart hål: ESO-teleskop fångar en stjärna som lider spagettifieringsdöden

12 oktober 2020, Skurup

Med hjälp av teleskop vid Europeiska sydobservatoriet (ESO) och andra observatorier världen över har astronomer observerat en sällsynt ljuskälla som uppstod när en stjärna slets sönder av tidvattenkrafter vid ett supermassivt svart hål. Fenomenet är det närmaste av sitt slag som har upptäckts, på ett avstånd av 215 miljoner ljusår. Forskningsresultaten presenteras i dag i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“Idén att ett svart hål “suger i sig” en stjärna verkar vara hämtat från science fiction, men det är exakt vad som sker när tidvattenkrafter sliter sönder ett objekt” säger Matt Nichols vid Birminghams universitet, Storbritannien, och forskningsledare för projektet. Men händelser av detta slag, då en stjärna lider spagettifieringsdöden och dras ut samtidigt som den faller in i ett svart hål, är sällsynta och oftast svåra att studera. Forskarna riktade därför snabbt in ESO:s Very Large Telescope (VLT) och New Technology Telescope (NTT) mot en ny ljuskälla som uppenbarade sig förra året, med förhoppningen att kunna observera i detalj vad som händer när en stjärna slukas av ett svart hål.

 

Astronomerna har teoretisk kunskap om vad som utspelar sig vid händelser av detta slag. “När en stjärna kommer för nära ett supermassivt svart hål i centrum av en galax sliter den enorma gravitationen från det svarta hålet sönder stjärnan till tunna trådar” förklarar Thomas Wevers vid ESO i Santiago i Chile, som forskade vid universitetet i Cambridge när studien gjordes. Material som faller in i det svarta hållet under denna spagettifieringsprocess  ger upphov till ett ljusfenomen som astronomerna kan detektera.

 

Ofta döljs sådana extrema händelser av täta stoftmoln i galaxernas centra vilket har gjort dem svåra att observera. “Vi fann att det svarta hålet när det drar till sig stjärnan kan kasta bort det infallande materialet, vilket döljer det som sker” förklarar Samantha Oates vid Birminghams universitet. Utkastningen sker på grund av att energi frigörs när det svarta hålet slukar materialet.

 

Upptäckten kunde göras tack vare att ljuskällan, som fick beteckningen AT2019qiz, upptäcktes kort efter att stjärnan slets sönder. Objektet är beläget i en spiralgalax i stjärnbilden Floden. “Eftersom vi fångade händelsen tidigt kunde vi se i realtid när stoft och annat material kastades ut med hastigheter upp till 10 000 km/s” säger Kate Alexander vid Northwestern University, USA. “Därmed kunde vi beräkna källan till detta material och studera dess framfart medan det täckte det svarta hålet”.

 

Forskarlaget gjorde observationer av AT2019qiz under ett halvårs tid medan dess ljusstyrka först ökade och sedan avtog. “Ett flertal kartläggningsteleskop upptäckte strålning från objektet mycket snart efter att stjärnan hade slitits sönder” säger Wevers. “Vi riktade omedelbart en mängd teleskop, både på marken och i rymden, mot källan för att undersöka hur strålningen alstrades”.

 

Vid flera tillfällen under de följande månaderna insamlades data med instrumenten X-shooter på VLT och EFOSC på NTT i Chile. De snabba och återkommande observationerna i ultraviolett och optiskt ljus, röntgen-och radiostrålning avslöjade för första gången ett direkt samband mellan det utflödande materialet och ljuskällan, som skapades när stjärnan slukades av det svarta hålet. “Observationerna visade att stjärnan hade ungefär samma massa som solen och att den förlorade ungefär hälften av sin gas till det supermassiva svarta hålet, som är omkring en miljon gånger tyngre” säger Nicholl som tillfälligt forskar vid universitetet i Edinburgh.

 

Forskningen hjälper astronomerna att bättre förstå de supermassiva svarta hålen och hur materia beter sig i de starka garavitationsfält som omger dem. Forskarna menar att studien av AT2019qiz kan vara en nyckel för att tolka kommande händelser då stjärnor slits sönder av starka tidvattenkrafter. ESO:s Extremely Large Telescope som ska tas i drift om några år kommer att göra det möjligt för forskarna att detektera svagare och snabbare fenomen av detta slag och utforska de svarta hålens mysterier än mer detaljerat.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i artikeln “An outflow powers the optical rise of the nearby, fast-evolving tidal disruption event AT2019qiz” i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (doi: 10.1093/mnras/staa2824).

 

Forskarlaget utgörs av M. Nicholl (Birmingham Institute for Gravitational Wave Astronomy and School of Physics and Astronomy, University of Birmingham, UK [Birmingham] och Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Storbritannien [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 och 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), Rom, Italien), A. Jerkstrand (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Germany and Department of Astronomy, Stockholm University, Sverige [Stockholm]), S. Gomez (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA [CfA]), S. Campana (INAF–Osservatorio Astronomico di Brera, Italien), I. Arcavi (The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Israel och CIFAR Azrieli Global Scholars program, CIFAR, Toronto, Canada), P. Charalampopoulos (DTU), M. Gromadzki (Astronomical Observatory, University of Warsaw, Polen [Warsawa]), N. Ihanec (Warsawa), P. G. Jonker (Department of Astrophysics/IMAPP, Radboud University, Nederländerna [Radboud] och SRON, Netherlands Institute for Space Research, Nederländerna [SRON]), A. Lawrence (IfA), I. Mandel (Monash Centre for Astrophysics, School of Physics and Astronomy, Monash University, Australien och The ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery – OzGrav, Australien och 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] och Department of Physics, University of California, Santa Barbara, USA [UCSB]), C. McCully (LCO och UCSB) D. Hiramatsu (LCO och UCSB), D. A. Howell (LCO och UCSB), C. Pellegrino (LCO och UCSB), H. Abbot (The Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Australien [ANU]), J. P. Anderson (European Southern Observatory, Santiago, Chile), E. Berger (CfA), P. K. Blanchard (Northwestern), G. Cannizzaro (Radboud och SRON), T.-W. Chen (Stockholm), M. Dennefeld (Institute of Astrophysics Paris (IAP) och Sorbonne University, Paris), L. Galbany (Departamento de Física Teórica y del Cosmos, Universidad de Granada, Spanien), 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, Storbritannien), I. Irani (Weizmann), P. Kuin (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Storbritannien), T. Muller-Bravo (School of Physics and Astronomy, University of Southampton, Storbritannien), 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, Indien), S. J. Smartt (Astrophysics Research Centre, School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast, Storbritannien [QUB]), K. W. Smith (QUB), B. Tucker (ANU), Ł. Wyrzykowski (Warsawa), D. R. Young (QUB).

 

ESO är Europas främsta mellanstatliga samarbetsorgan för astronomisk forskning och med råge världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det har 16 medlemsländer: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, 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 extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikel
• Foton av VLT
• Foton av NTT
• För forskare: Berätta om din forskning!

 

Kontakter

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
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-post: pio@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2018 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.