Astronomen hebben de krachtigste uitbarsting waargenomen die ooit is waargenomen, afkomstig van een superzwaar zwart gat, een gebeurtenis waarvan wordt aangenomen dat deze wordt veroorzaakt door de dramatische verstoring van een massieve ster. Deze buitengewone uitbarsting van energie, die vanwege zijn ongelooflijke helderheid ‘Superman’ wordt genoemd, biedt een zeldzame kans om de dynamische omgeving rondom deze kosmische reuzen te bestuderen en biedt aanwijzingen voor het begrijpen van de variabiliteit van zwarte gaten.
Het fenomeen: een getijdenverstoring (TDE)
De uitbarsting kwam voort uit een actieve galactische kern (AGN), een superzwaar zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel dat actief materie consumeert. Op een afstand van bijna 20 miljard lichtjaar is dit een van de meest afgelegen TDE’s die ooit zijn waargenomen. Een getijdenverstoring doet zich voor wanneer een ster te dicht bij de immense zwaartekracht van een zwart gat komt. De zwaartekracht van het zwarte gat rekt uit en scheurt de ster uiteen in een proces dat spaghettificatie wordt genoemd, waarbij een enorme hoeveelheid energie vrijkomt.
Moeilijkheden bij detectie: AGN’s en variabiliteit
Het detecteren van deze gebeurtenissen in AGN’s is een uitdaging omdat de inherente helderheidsschommelingen rond actieve zwarte gaten het moeilijk maken om onderscheid te maken tussen een TDE en andere bronnen van variabiliteit. “We weten al zo’n zestig jaar wat AGN’s zijn, en we wisten dat ze erg variabel waren, maar we begrepen de variabiliteit niet”, legt Matthew Graham van het California Institute of Technology uit. Ondanks het observeren van miljoenen AGN’s blijft de onderliggende oorzaak van hun variabiliteit een mysterie. De ongekende helderheid van “Superman” biedt een potentiële doorbraak in het begrijpen van deze kosmische objecten.
Ontmaskering van “Superman”: een uitgestelde ontdekking
Aanvankelijk werd aangenomen dat de uitbarsting in 2018 afkomstig was van een relatief dichtbij sterrenstelsel, omdat astronomen de afstand tot de aarde niet konden meten. Pas in 2023 werd bij vervolgwaarnemingen de enorme afstand van de zonnevlam onthuld, wat de buitengewoon hoge intrinsieke helderheid bevestigde – veel groter dan aanvankelijk werd geschat. De overstraling verhoogde de helderheid van de AGN met ruim een factor 40, waarmee de vorige sterkste overstraling die ooit door een AGN werd gemeten, aanzienlijk met een factor 30 werd overtroffen.
De schuldige: een geweldige reus
De meest waarschijnlijke oorzaak van deze spectaculaire gebeurtenis is volgens Graham en zijn collega’s de verstoring van een werkelijk massieve ster. Ze schatten dat de massa van de ster minstens dertig keer zo groot is als die van onze zon, en mogelijk nog veel groter.
Sterrenkwekerijen rond zwarte gaten
Rond elk actief superzwaar zwart gat bevindt zich een ring van materiaal die naar binnen spiraalt, bekend als een accretieschijf. Er wordt aangenomen dat de intense omstandigheden binnen deze schijf de vorming van massieve sterren bevorderen, hoewel directe observatie van deze sterren ongrijpbaar was. * “Als onze interpretatie juist is dat dit een TDE is, dan bewijst dit het bestaan van deze massieve sterren in die omgeving, wat we al vermoedden,”* zegt Graham. De ontdekking ondersteunt het idee dat superzware zwarte gaten niet alleen maar ‘voortborrelen’, maar bestaan in levendige, dynamische omgevingen.
Toekomstig onderzoek en implicaties
Het bestuderen van ‘Superman’ terwijl het geleidelijk vervaagt, belooft diepere inzichten te verschaffen in de omgeving rond superzware zwarte gaten. Het kan astronomen ook in staat stellen modellen te ontwikkelen voor het identificeren van TDE’s in AGN’s, waardoor de ontdekking van meer gebeurtenissen wordt vergemakkelijkt. * “Als we zien dat er in een van deze AGN-gastheren een TDE lijkt te zitten, weten we vaak niet echt of dit alleen maar de actieve galactische kern is die in actie komt of dat we echt een TDE hebben, dus het is echt geweldig om iets te hebben dat op die manier niet dubbelzinnig is”, * zegt Vivienne Baldassare van de Washington State University. Deze ontdekking is een belangrijke stap in het ontrafelen van de bronnen van variabiliteit in AGN’s en het uitbreiden van ons begrip van deze krachtige kosmische verschijnselen.
De details van dit onderzoek zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters (DOI: 10.3847/2041-8213/ae0b5e).
