En stor del af arbejdet bag artiklen er gennemført via samarbejder inden for European Southern Observatory (ESO), som er den førende astronomi-organisation i Europa med 16 medlemslande, heriblandt Danmark. ESO, med bl.a. teleskoper i Chile, regnes blandt verdens mest produktive enheder inden for jordbaseret astronomi.
Læs den videnskabelige artiklel i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Læs ESO’s historie om de nye observationer, og find ud af mere om organisationen og dens partnere
Ved hjælp af teleskoper fra European Southern Observatory (ESO) i Chile og andre organisationer rundt omkring i verden, har astronomer fra blandt andet DTU Space observeret et sjældent udbrud af lysglimt i en fjern galakse. Det kraftige lysglimt opstår, når en stjerne rives i stykker af et supertungt sort hul.
Hændelsen er sket i en galakse 215 millioner lysår borte. Det er det tætteste, astronomer ved hjælp af teleskoper, nogensinde har været på sådan et lysglimt, og derfor har de kunnet studere fænomenet i større detaljer end nogensinde før.
“Via vores hurtige og omfattende observationer har vi for første gang været i stand til at afdække en direkte forbindelse mellem materiale, der flyder ud fra sådan en stjerne, og det klare lysglimt, der udsendes, idet den ‘spises’ af et sort hul. Det er sket ved, at vi har observeret områderne for ultraviolet og optisk lys samt røntgen-området i radio-lys,” fortæller ph.d.-studerende på DTU Space Panos Charalampopoulos, som er medforfatter til en ny videnskabelig artikel, der beskriver hændelsen.
Den nye forskning er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
“Denne forskning hjælper os til bedre at kunne forstå de supertunge sorte huller, og hvordan stof opfører sig i de ekstreme gravitationsfelter omkring dem,” siger Panos Charalampopoulos.
“Tanken om, at et sort hul ’suger’ en nær stjerne til sig, lyder som science fiction. Men det er lige præcis det, der er sket ved det, vi kalder en ’tidal disruption event’ (på dansk ‘ tidevandsdestruktion’, red.),” fortæller Matt Nicholl, som er Royal Astronomical Society fellow ved Birmingham University og hovedforfatter til artiklen.
Stjernedød ved ’spaghettificering’
Disse ’tidal disruption events’, hvor en stjerne gennemgår det, som kaldes ’spaghettificering’, idet den suges ind i et sort hul, er sjældne, og ikke altid så lette at undersøge.
Forskerne fik rettet ESO’s Very Large Telescope (VLT) og ESO’s New Technology Telescope (NTT) mod et nyopdaget lysglimt, som dukkede op sidste år nær et supertungt sort hul, for i detaljer at kunne undersøge, hvad der sker, når en stjerne bliver ædt af sådan et monster.
I teorien ved astronomerne godt, hvad der burde ske: Når en stjerne kommer for tæt på et supertungt sort hul i centeret af en galakse, vil den voldsomme tyngdekraft fra det sorte hul flå stjernen til tynde strimler af materiale, det der kaldes ’spaghettificering’.
Når nogle af disse tynde strimler af stjernestof falder ind i det sorte hul under spaghettificeringen, opstår et klart energiglimt. Dette lysglimt kan astronomerne opfange.
Svært at observere
Selvom sådan et glimt er kraftigt, har det indtil nu været besværligt for astronomerne at undersøge.
Ofte skjules fænomenet af skyer af støv og stjernerester. Det er først nu, astronomerne har fundet ud af, hvor disse skyer stammer fra.
Når en stjerne bliver ædt af et sort hul, kan den udsende en kraftig strøm af stof, som spærrer for udsynet til den. Det sker, fordi den energi, som udsendes, når det sorte hul æder stjernestof, kan presse rester af stjernen bort fra det sorte hul.
Opdagelsen var mulig, fordi den ’tidal disruption event’, forskerholdet studerede, blev opdaget meget kort tid efter, at stjernen var flået i stykker. Her udsendte det sorte hul en kraftig strøm af stof med hastigheder op til 10.000 km/sek. Det unikke kig ind bag støv og stjernerester er den første mulighed, der har været for at fastlægge, hvor dette stof kommer fra, og for at følge i realtid, hvordan det efterhånden indhyller det sorte hul.
Spændende tider inden for astrofysik
Forskerholdet observerede hændelsen, som kaldes AT2019qiz, i en fjern spiralgalakse i stjernebilledet Eridanus over en periode på seks måneder, hvor lysglimtet voksede i styrke, og dernæst fadede bort. Fænomenet blev observeret over tid ved hurtigt at rette en gruppe af jordbaserede teleskoper og rumteleskoper mod det. På den måde kunne forskerne finde ud af, hvordan lyset blev dannet.
Observationerne viste, at stjernen havde nogenlunde samme størrelse som Solen. Den mistede omkring halvdelen af sin masse til det store sorte hul, som forskerne vurderer er en million gange tungere end stjernen.
“Det er meget spændende tider inden for astrofysikken. Sidste uge gik Nobelprisen i fysik til de folk, der har bevist, at der findes et supertungt sort hul i centrum af vores galakse. Denne opdagelse byggede på, at man over mange år observerede stjerners bevægelser omkring dette sorte hul, der er seks gange tungere end solen,” siger Giorgos Leloudas, der er astrofysiker og seniorforsker på DTU Space og en af medforfatterne til det nye studie.
“Nu har vi takket være observation af en stjernes ‘selvmord’ , som vi beskriver det i vores artikel, fået opfanget et lysglimt fra et andet supertungt sort hul i centrum af en helt anden galakse. På så lang afstand ville vil aldrig være i stand til at observere stjernerne omkring det, så det her er den eneste måde, det har været muligt at finde det på. Og det er vi meget stolte af.”
Med ESO’s Ekstremely Large Telescope (ELT), som efter planen skal tages i brug i dette årti, vil forskerne blive i stand til at finde endnu svagere og hurtigere ’tidal disruption events’ og dermed forstå flere af de uforklarede problemer i de sorte hullers fysik.
