Astronomen ontdekken de grootste kosmische explosie sinds de oerknal

Astronomen van de Universiteit van Hawaï hebben een nieuwe en buitengewone klasse van kosmische gebeurtenissen geïdentificeerd , genaamd extreme nucleaire transients (ENT's). Deze gebeurtenissen, beschouwd als de meest energieke explosies die sinds de oerknal zijn waargenomen, doen zich voor wanneer zware sterren, minstens drie keer zo groot als onze zon, uiteen worden gescheurd doordat ze een superzwaar zwart gat te dicht naderen. Bij dit proces komen kolossale hoeveelheden energie vrij, die zichtbaar zijn op enorme afstanden van de plaats waar ze zich voordoen.

De ontdekking werd gedaan door een team onder leiding van Jason Hinkle, die het onderzoek uitvoerde in het kader van zijn promotieonderzoek. Hinkle: "We hebben al meer dan tien jaar sterfragmentatie waargenomen als getijdenverstoring, maar deze ENT's zijn andere verschijnselen, met een helderheid die bijna tien keer hoger ligt dan wat we normaal gesproken waarnemen."

Uit het onderzoek is gebleken dat ENT's niet alleen feller schijnen dan traditionele getijdenexplosies, maar dat hun helderheid ook jarenlang aanhoudt. Ze overtreffen zelfs de helderste supernova-explosies die tot nu toe bekend zijn.

Een van de meest energieke NDE's, Gaia18cdj, vertoonde een energie-output die 25 keer groter was dan die van de krachtigste supernovae die tot nu toe zijn gedocumenteerd. Terwijl typische supernova's in één jaar evenveel energie afgeven als de zon gedurende haar 10 miljard jaar, stralen NDE's in slechts één jaar het equivalent van 100 zonnen uit. Dit vermogen om zo'n enorme energie uit te stralen is een van de aspecten die astronomen in staat heeft gesteld een nieuwe klasse astrofysische verschijnselen te ontdekken.

De ontdekking begon toen Hinkle een systematische zoektocht ondernam naar transiënte gebeurtenissen in openbaar beschikbare data, op zoek naar langdurige flitsen die uit de centra van verre sterrenstelsels kwamen. In data van de Gaia-missie van de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA identificeerde het team twee ongewone flitsen die een langdurige helderheid vertoonden, een fenomeen dat ongeëvenaard is bij bekende transiënte gebeurtenissen.

"Gaia vertelt je niet wat een transient is, alleen dat er iets in de helderheid is veranderd (...) Maar toen ik deze zachte, langdurige uitbarstingen zag vanuit de centra van verre sterrenstelsels, wist ik dat we iets ongewoons zagen," legde Hinkle uit. Deze ontdekking leidde tot een reeks aanvullende onderzoeken met verschillende telescopen en observatoria, waaronder het W.M. Keck Observatory en het Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System van de Universiteit van Hawaï. Het geleidelijke, trage karakter van deze gebeurtenissen, die zich over jaren ontwikkelen, vereiste uitgebreide en gedetailleerde monitoring.

Onlangs werd de ontdekking bevestigd door de ontdekking van een derde, vergelijkbare gebeurtenis, uitgevoerd door de Zwicky Transient Facility. Deze bevinding werd onafhankelijk van elkaar door twee teams gerapporteerd en bevestigt dat TNE's een nieuwe klasse astrofysische gebeurtenissen vormen . De kenmerken die bij deze gebeurtenissen worden waargenomen, komen niet overeen met die van supernova-explosies, aangezien de hoeveelheid vrijgekomen energie aanzienlijk groter is.

De studie suggereerde dat ENT's geen simpele variatie zijn van normale accretie op een zwart gat, aangezien de helderheidsveranderingen tijdens deze gebeurtenissen geleidelijk en langdurig zijn. Volgens de onderzoekers suggereert dit dat de fragmentatie van de ster geleidelijk plaatsvindt en wordt aangestuurd door het zwarte gat, in een fysisch proces dat verschilt van andere bekende verschijnselen.

Benjamin Shappee, universitair hoofddocent aan het Instituut voor Astronomie van de Universiteit van Hawaï en medeauteur van de studie, benadrukte het belang van deze gebeurtenissen voor het bestuderen van zware zwarte gaten. "KNO's bieden een waardevol nieuw instrument voor het bestuderen van zware zwarte gaten in verre sterrenstelsels. Dankzij hun helderheid kunnen we ze over enorme kosmische afstanden waarnemen; en in de astronomie betekent ver weg kijken terugkijken in de tijd", legde Shappee uit.

Met behulp van NDT's kunnen astronomen zwarte gaten observeren toen het heelal nog maar half zo oud was als nu. Zo krijgen ze inzicht in de groei van deze zwarte gaten in de beginfase van het heelal, toen sterrenstelsels ontstonden en superzware zwarte gaten hun groei in een veel sneller tempo aanwakkerden dan nu.

De frequentie van NCD's is extreem laag, ongeveer tien miljoen keer lager dan die van supernovae . Dit maakt het detecteren van deze gebeurtenissen een uitdaging, omdat ze afhankelijk zijn van continue monitoring van de kosmos. Vooruitgang in toekomstige observatoria, zoals NASA's Vera C. Rubin Observatory en de Roman Space Telescope, zal de mogelijkheid om deze gebeurtenissen routinematig te identificeren en te bestuderen echter aanzienlijk vergroten, wat mogelijk een revolutie teweeg zal brengen in ons begrip van zwarte gaten en hun activiteit in het vroege heelal.

De studie van bijna-doodervaringen heeft een aanzienlijke impact op de astronomie, omdat het ons in staat stelt om tot nu toe onbekende grootschalige astrofysische processen te onderzoeken. Deze bijna-doodervaringen markeren niet alleen het einde van het leven van een zware ster, maar werpen ook "licht op de processen die verantwoordelijk zijn voor de groei van de grootste zwarte gaten in het heelal", concludeerde Hinkle.

Dankzij de verbeterde detectie van deze gebeurtenissen en de technologische vooruitgang van toekomstige telescopen, wordt verwacht dat NDT's belangrijke informatie blijven opleveren voor het begrijpen van de werking en evolutie van superzware zwarte gaten in het heelal.

*Deze content is herschreven met behulp van kunstmatige intelligentie, op basis van informatie van Europa Press en beoordeeld door de journalist en een redacteur.