Het woeste zwarte gat verslindt elke keer dat het passeert drie keer zoveel sterren als de aarde

De enorme explosie van röntgenstraling ontdekt door astronomen van de Universiteit van Leicester suggereert dat materie die driemaal de massa van de aarde bedraagt, in de loop van de tijd opbrandt. Zwart gat.

Een ster als onze zon in een nabijgelegen sterrenstelsel wordt geleidelijk opgegeten door een klein maar vraatzuchtig zwart gat, waarbij hij elke keer dat hij langskomt de massa verliest die overeenkomt met die van drie aardse planeten.

De ontdekking door astronomen van de Universiteit van Leicester werd op 7 september in het tijdschrift gerapporteerd Natuur astronomie Het vormt de ‘ontbrekende schakel’ in onze kennis van zwarte gaten die de sterren waaromheen ze draaien verstoren. Het geeft aan dat er een hele populatie sterren is die momenteel worden geconsumeerd en die nog niet zijn ontdekt.

Het team kreeg steun van de UK Space Agency en de UK Science and Technology Facilities Council (STFC).

Ontdekkingsdetails

Astronomen werden gewaarschuwd voor de naderende ondergang van de ster door een heldere röntgenflits die afkomstig lijkt te zijn uit het centrum van het nabijgelegen sterrenstelsel 2MASX J02301709+2836050, op ongeveer 500 miljoen lichtjaar afstand van het sterrenstelsel. Melkweg. De asteroïde heet Swift J0230 en werd vanaf het moment dat hij voor het eerst plaatsvond waargenomen met behulp van een nieuw instrument dat door wetenschappers voor het Neil Gehrels Swift Observatorium was ontwikkeld. Ze planden snel snellere observaties ervan en ontdekten dat het, in plaats van te vervagen zoals verwacht, zeven tot tien dagen helder zou schijnen en dan plotseling zou uitgaan, waarbij dit proces ongeveer elke 25 dagen werd herhaald.

Een visueel beeld van het sterrenstelsel waarin de nieuwe gebeurtenis plaatsvond, ontleend aan archiefgegevens van PanSTARRS. Het röntgenobject bevindt zich ergens binnen de witte cirkel en heeft op 100 meter afstand ongeveer de grootte van een speldenknop. Ook wordt de positie van een twee jaar oude supernova getoond. Krediet: Daniele B. malisani/panstars

Verbind de ontbrekende stukken

Soortgelijk gedrag is waargenomen bij zogenaamde quasi-periodieke explosies en periodieke kernexplosies, waarbij de ster materiaal heeft dat door een zwart gat wordt verscheurd wanneer zijn baan het nadert, maar ze verschillen in het aantal keren dat ze uitbarsten, en in of ze nu ontploffen of niet. De explosie in röntgenstraling of optisch licht is dominant. De regelmaat van de emissies van Swift J0230 nam tussen de twee af, wat erop wijst dat dit de ‘ontbrekende schakel’ vormt tussen de twee soorten uitbarstingen.

Met behulp van voorgestelde modellen van deze twee soorten gebeurtenissen als leidraad concludeerden wetenschappers dat de explosie van Swift J0230 een ster vertegenwoordigt die qua grootte vergelijkbaar is met onze zon, in een elliptische baan rond een zwart gat met een lage massa in het centrum van zijn sterrenstelsel. . Wanneer de baan van de ster de intense zwaartekracht van het zwarte gat nadert, wordt materie ter grootte van de massa van drie aardse planeten uit de atmosfeer van de ster gehaald en verwarmd als deze in het zwarte gat valt. Extreme hitte, ongeveer 2 miljoen graden Celsiuswaarbij een enorme hoeveelheid röntgenstraling vrijkwam die voor het eerst werd vastgelegd door de Swift-satelliet.

Nu zie je het niet, nu zie je het! Röntgenfoto’s van dezelfde locatie aan de hemel vóór (links) en na (rechts) de uitbarsting van Swift J0230. Deze beelden zijn gemaakt door de röntgentelescoop aan boord van de Swift-satelliet. Credit: Phil Evans (Universiteit van Leicester)/NASA SWIFT

Deskundige inzichten

Hoofdauteur Dr. Phil Evans, van de School of Physics and Astronomy aan de Universiteit van Leicester, zei: “Dit is de eerste keer dat we hebben gezien dat een ster als onze zon herhaaldelijk uit elkaar wordt gescheurd en opgegeten door een zwart gat met een lage massa. Deze zogenaamde ‘frequente en gedeeltelijke getijdenverstoring’-gebeurtenissen zijn op zichzelf een geheel nieuwe ontdekking en lijken in twee typen te kunnen worden onderverdeeld: gebeurtenissen die om de paar uur uitbarsten, en gebeurtenissen die ongeveer elk jaar uitbarsten. Dit nieuwe systeem past precies in de kloof tussen deze elementen, en als je de cijfers doorneemt, zie je dat de soorten objecten die erbij betrokken zijn ook op hun plaats vallen.

Dr. Rob Isles-Ferris, die met Dr. Evans aan de Swift-satelliet werkt, heeft onlangs een doctoraat afgerond aan de Universiteit van Leicester, waarbij hij sterren bestudeerde die verstoord zijn door zwarte gaten. “In de meeste systemen die we in het verleden hebben gezien, is de ster volledig vernietigd”, legt hij uit. Swift J0230 is deels een opwindende toevoeging aan de klasse van turbulente sterren omdat het ons laat zien dat de twee klassen van deze eerder gevonden objecten inderdaad verwant zijn, waarbij ons nieuwe systeem ons de ontbrekende schakel geeft.

Illustratie van Neil’s Girls Swift Observatorium. Krediet: NASA

Blijf ons volgen voor meer ontdekkingen

“Gezien het feit dat we Swift J0230 binnen een paar maanden na het inschakelen van onze nieuwe transient catcher hebben gevonden, verwachten we dat er nog veel meer zullen zijn”, zegt dr. Kim Page van de Universiteit van Leicester, die de gegevens voor het onderzoek analyseerde. Dit soort dingen zijn daarbuiten, wachtend om ontdekt te worden.

Dr. Chris Nixon is een theoretisch astrofysicus die onlangs is verhuisd van de Universiteit van Leicester naar de Universiteit van Leeds. Hij leidde de theoretische interpretatie van deze gebeurtenis. Zijn onderzoek wordt gefinancierd door de UK Science and Technology Facilities Council en de Leverhulme Trust.

Onderzoekers schatten dat de massa van het zwarte gat ongeveer 10.000 tot 100.000 keer de massa van onze zon is, wat erg klein is voor de superzware zwarte gaten die doorgaans in de centra van sterrenstelsels worden aangetroffen. Er wordt aangenomen dat het zwarte gat in het centrum van onze Melkweg een massa van 4 miljoen zonsmassa’s heeft, terwijl het grootste deel zich in een gebied met een massa van 100 miljoen zonsmassa’s bevindt.

Dit is de eerste ontdekking die is gedaan met behulp van de nieuwe Swift-satelliettransiëntdetector, ontwikkeld door het team van de Universiteit van Leicester en die op hun eigen computers draait. Wanneer een extreme gebeurtenis een röntgenuitbarsting veroorzaakt in een deel van de hemel waar voorheen geen röntgenstraling was, noemen astronomen dit een astronomische röntgentransiënt. Ondanks de extreme gebeurtenissen die ze voorspellen, zijn deze gebeurtenissen niet gemakkelijk te vinden, of in ieder geval niet snel. Daarom is deze nieuwe tool ontwikkeld om in realtime naar nieuwe soorten transiënten te zoeken.

“Dit type object was niet detecteerbaar totdat we deze nieuwe faciliteit bouwden, en kort daarna vonden we deze compleet nieuwe, nog nooit eerder geziene gebeurtenis”, voegt Dr. Evans toe. Swift is bijna twintig jaar oud en heeft plotseling compleet nieuwe gebeurtenissen ontdekt waarvan we niet eens wisten dat ze bestonden. Ik denk dat dit aantoont dat elke keer dat je een nieuwe manier vindt om naar de ruimte te kijken, je iets nieuws leert en ontdekt dat er iets is dat je nog niet eerder wist.

Internationale samenwerking en toekomstperspectieven

Dr. Caroline Harper, hoofd ruimtewetenschap bij de UK Space Agency, zei: “Dit is weer een opwindende ontdekking van de wereldwijd toonaangevende Swift-missie – een zwart gat met een lage massa dat ‘beten’ ontvangt van een zonachtige ster terwijl deze in een baan om de aarde draait. .” goed genoeg.

“De British Space Agency werkt samen met NASA In deze missie gedurende vele jaren; Groot-Brittannië heeft leiding gegeven aan de hardwareontwikkeling van twee belangrijke wetenschappelijke instrumenten en we hebben financiering verstrekt voor het Swift Science Data Centre, dat we blijven ondersteunen. We kijken uit naar meer inzichten van Swift over gammaflitsen in het hele universum en de enorme gebeurtenissen die ze in de toekomst veroorzaken.

Voor meer informatie over deze ontdekking kun je zien hoe de zonachtige ster van NASA, Swift Spies, stukje bij beetje wordt verteerd.

Referentie: “Quasi-periodieke maandelijkse uitbarstingen als gevolg van terugkerende stellaire verstoringen door een enorm zwart gat” door PA Evans, CJ Nixon, S. Campana, P. Charalampopoulos, DA Perley, AA Breeveld, KL Page, SR Oates, RAJ Eyles-Ferris , D.P. Malesani, L. Izzo, M.R. Goad, P.T. O’Brien, J.P. Osborne, B. Sparovati, 7 september 2023, Natuur astronomie.
doi: 10.1038/s41550-023-02073-j