Svart hull raper opp strimlet stjerne

I oktober 2018 ble en liten stjerne revet i filler da den vandret for nærme et svart hull i en galakse som ligger 665 millioner lysår unna Jorden. Selv om det kan høres spennende ut, kom ikke hendelsen som en overraskelse for astronomer som av og til blir vitne til disse voldelige hendelsene mens de skanner nattehimmelen.

Men nesten tre år etter massakren lyser det samme sorte hullet opp himmelen igjen – og det har ikke svelget noe nytt, sier forskere.

“Dette overrasket oss fullstendig – ingen har noen gang sett noe lignende før,” sier Yvette Cendes, en forsker ved Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) og hovedforfatter av en ny studie som analyserer fenomenet.

Teamet konkluderer med at det sorte hullet nå sender ut materiale som beveger seg med halvparten av lysets hastighet, men er usikre på hvorfor utstrømningen ble forsinket med flere år. Resultatene, beskrevet denne uken i The Astrophysical Journalkan hjelpe forskere bedre å forstå sorte hulls fôringsatferd, som Cendes sammenligner med “raping” etter et måltid.

Teamet oppdaget det uvanlige utbruddet mens de besøkte tidevannsforstyrrelser (TDEs) – når inntrengende stjerner spaghettifisert av svarte hull – som har skjedd i løpet av de siste årene.

Radiodata fra Very Large Array (VLA) i New Mexico viste at det sorte hullet på mystisk vis hadde gjenopplivet i juni 2021. Cendes og teamet skyndte seg å undersøke hendelsen nærmere.

“Vi søkte om Director’s Discretionary Time på flere teleskoper, som er når du finner noe så uventet at du ikke kan vente på den normale syklusen av teleskopforslag for å observere det,” forklarer Cendes. “Alle søknadene ble umiddelbart akseptert.”

Teamet samlet inn observasjoner av TDE, kalt AT2018hyz, i flere bølgelengder av lys ved hjelp av VLA, ALMA-observatoriet i Chile, MeerKAT i Sør-Afrika, Australian Telescope Compact Array i Australia, og Chandra X-Ray Observatory og Neil Gehrels Swift Observatory i verdensrommet.

Radioobservasjoner av TDE viste seg å være de mest slående.

“Vi har studert TDEer med radioteleskoper i mer enn et tiår, og noen ganger finner vi at de skinner inn radiobølger mens de spyr ut materiale mens stjernen først blir konsumert av det sorte hullet,” sier Edo Berger, professor i astronomi ved Harvard University og CfA, og medforfatter på den nye studien. “Men i AT2018hyz var det radiostillhet for de første tre årene, og nå lyser den dramatisk opp for å bli en av de mest radiolysende TDE-ene som noen gang er observert.”

Sebastian Gomez, en postdoktor ved Space Telescope Science Institute og medforfatter på det nye papiret, sier at AT2018hyz var “ubemerkelsesverdig” i 2018 da han først studerte det ved bruk av synlig lysteleskoper, inkludert 1,2 m teleskopet ved Fred Lawrence Whipple Observatory i Arizona.

Gomez, som jobbet med sin doktorgradsavhandling med Berger på den tiden, brukt teoretiske modeller å beregne at stjernen som ble revet i stykker av det sorte hullet, bare var en tidel av massen til vår sol.

“Vi overvåket AT2018hyz in synlig lys i flere måneder til det forsvant, og deretter satte det ut av tankene våre, sier Gomez.

TDE-er er kjent for å sende ut lys når de oppstår. Når en stjerne nærmer seg et sort hull, begynner gravitasjonskreftene å strekke, eller spaghettifisere, stjernen. Til slutt spirerer det langstrakte materialet rundt det sorte hullet og varmes opp, og skaper et blitz som astronomer kan oppdage fra millioner av lysår borte.

Noe spaghettifisert materiale blir av og til kastet ut i verdensrommet igjen. Astronomer sammenligner det med svarte hull å være rotete spisere – ikke alt de prøver å konsumere kommer inn i munnen deres.

Men utslippet, kjent som en utstrømning, utvikler seg normalt raskt etter at en TDE oppstår – ikke år senere. “Det er som om dette sorte hullet har begynt brått å rape ut en haug med materiale fra stjernen det spiste for år siden,” forklarer Cendes.

I dette tilfellet runger burpsene.

Utstrømmen av materiale beveger seg så raskt som 50 % av lysets hastighet. Til sammenligning har de fleste TDE-er en utstrømning som beveger seg med 10 % av lysets hastighet, sier Cendes.

“Dette er første gang vi har sett en så lang forsinkelse mellom fôring og utløp,” sier Berger. “Neste trinn er å undersøke om dette faktisk skjer mer regelmessig, og vi har rett og slett ikke sett på TDE sent nok i utviklingen.”

---

---

Denne historien er publisert med tillatelse av Harvard Gazette, Harvard Universitys offisielle avis. For flere universitetsnyheter, besøk Harvard.edu.