'Dankzij de gecombineerde waarnemingen van drie ruimtetelescopen kon een groep met Nederlandse onderzoekers voor het eerst in detail, en vanaf het begin, een ster volgen die door een superzwaar zwart gat wordt verscheurd en opgeslokt', aldus SRON. De waarnemingen bevestigen de theorie dat superzware zwarte gaten slordige eters zijn, die eenmaal verzadigd een deel van de materie uitspuwen. De onderzoeksresultaten verschijnen donderdag 22 oktober in Nature.
De sterrenkundigen deden hun waarnemingen met de ruimtetelescopen Chandra, Swift Gamma Ray Explorer (beide NASA) en XMM-Newton (ESA). De 'moordaanslag' op de ster ASASSN-14li genoemd, te lezen als assassin het Engelse woord voor huurmoordenaar, werd gepleegd door een superzwaar zwart gat in het centrum van sterrenstelsel PGC 043234.
Dit zwarte gat ligt ongeveer 290 miljoen lichtjaar van de aarde en is een paar miljoen keer zo zwaar als onze zon. Het is voor het eerst in tien jaar dat we zo dicht bij onze Melkweg een ster uit elkaar getrokken zien worden door een zwart gat. En dan niet op een archieffoto van de sterrenhemel, zoals voorheen, maar als in een film. Sterrenkundigen zien het nu echt gebeuren.
"We hebben door de jaren heen wel aanwijzingen gevonden voor een handjevol door zwarte gaten verscheurde sterren en op basis daarvan een paar ideeën uitgewerkt over wat er zich dan afspeelt," zegt onderzoeksleider Jon Miller van de Universiteit van Michigan. "Maar dit is onze beste kans om echt goed te begrijpen wat er gebeurt wanneer een ster te dicht bij een zwart gat komt."
Röntgenflits
De waarnemingen van ASASSN-14li bevestigen dat het zwarte gat meteen na het verscheuren van de ster de resten van de ster naar zich toe trekt. Dit komt door zijn extreme zwaartekracht. Door dit proces wordt het restmateriaal verhit, wat enorm veel röntgenlicht produceert. Snel na deze röntgenflits begint een deel van het restmateriaal in het zwarte gat te vallen, waarna de intensiteit van het licht afneemt.
De onderzoekers hebben vastgesteld dat de röntgenflits afkomstig is van materiaal dat zich heel dichtbij het zwarte gat bevindt of in de kleinst mogelijke stabiele baan om het zwarte gat draait. Uit een analyse van de röntgenflits op verschillende golflengtes (het röntgenspectrum) kwam naar voren dat het zwarte gat wordt omringd door een materieschijf waaruit in hoog tempo materiaal naar het zwarte gat toevalt.
Wind
"Het zwarte gat verscheurt de ster en begint het stermateriaal snel op te slokken. Maar dat is niet het einde van het verhaal," zegt SRON-onderzoeker en tweede auteur Jelle Kaastra. "Het zwarte gat raakt op een gegeven moment verzadigd en spuwt dan een deel van het invallende materiaal uit."
Dat uitspuwen gebeurt in de vorm van een 'wind' die zich relatief langzaam van het zwarte gat af beweegt. Dit kan een echte wind zijn, zoals in een normaal, actief sterrenstelsel. De röntgendata laten echter zien dat de wind niet voldoende snelheid heeft om te ontsnappen aan de aantrekkingskracht van het zwarte gat.
Dit kan erop wijzen dat het hier gaat om gas van de verscheurde ster, dat zich vanuit ons gezichtspunt van het zwarte gat af beweegt maar in werkelijkheid in een elliptische baan om het zwarte gat draait. Dit gas gaat deel uitmaken van de nieuw gevormde materieschijf rond het zwarte gat.
"We zijn echt geluksvogels dat we met onze telescopen bovenop het begin van de sterscheuring zitten en dat we het proces zo gedetailleerd kunnen volgen," zegt SRON-onderzoeker Jelle de Plaa. "Sterscheuringen zijn moeilijk te zien en als we ze al zien is dat meestal achteraf: het proces neemt meestal niet meer dan een tot twee jaar in beslag. Op kosmische schaal is dat een oogwenk. Daarom is dit onderzoek zo belangrijk. Door zwarte gaten verscheurde sterren zijn geweldige laboratoria voor onderzoek naar het effect van ongelooflijk sterke zwaartekracht."
SRON
SRON-onderzoekers Jelle Kaastra en Jelle de Plaa zijn beide co-auteurs van het Nature-artikel waarin de onderzoeksresultaten worden beschreven (zie onder). Hun rol in het onderzoek was het 'kraken' van de onderzoeksdata met een speciale, door SRON ontwikkelde code voor röntgenspectra. Dankzij Kaastra en De Plaa konden de onderzoekers de röntgenspectra analyseren en omzetten in een model.