Astronomen zien drie jaar lang de grootste explosie in de ruimte

Astronomen zijn getuige geweest van de grootste explosie in het heelal. De ontploffing duurde drie jaar en is meer dan tien keer zo krachtig als de helderste supernova.

De explosieve gebeurtenis met de naam AT2021lwx bleek tien keer helderder te zijn dan welke bekende supernova dan ook, de explosies die optreden als massieve sterren sterven. Terwijl supernova-explosies maar een paar maanden duren, woedt deze explosieve gebeurtenis al minstens drie jaar.

AT2021lwx is ook drie keer helderder dan het licht dat wordt uitgestraald wanneer sterren uit elkaar worden gescheurd en verslonden door superzware zwarte gaten, gebeurtenissen die “getijdenverstoring” oftewel “TDE’s” worden genoemd. De ontploffing bevindt zich op ongeveer 8 miljard lichtjaar van de Aarde en vond dus plaats toen het heelal slechts 6 miljard jaar oud was.

AT2021lwx werd voor het eerst opgemerkt in 2020 door de Zwicky Transient Facility in Californië en werd vervolgens opgepikt door het Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) in Hawaï. Beide systemen zijn ontworpen om de nachtelijke hemel te onderzoeken op astronomische gebeurtenissen die in de loop van de tijd snel in helderheid veranderen, ook wel “transiënten” genoemd. Deze verandering in helderheid kan duiden op een supernova of een gammastraaluitbarsting (GRB) diep in het heelal of op iets veel dichter bij huis, zoals een komeet of een asteroïde.

Hoewel het drie jaar geleden werd opgemerkt door deze instrumenten waren de enorme omvang en kracht van de explosie AT2021lwx tot nu toe onbekend.

“We kwamen dit toevallig tegen, omdat het werd gemarkeerd door ons zoekalgoritme toen we op zoek waren naar een type supernova”, zei Philip Wiseman, astronoom verbonden aan de universiteit van Southampton en leider van het onderzoek. “De meeste supernova’s en TDE’s duren maar een paar maanden voordat ze vervagen. Dat iets twee jaar of langer helder was, was meteen heel ongebruikelijk.”

Wiseman en het team van astronomen denken dat AT021lwx mogelijk het resultaat is van een zwart gat dat een gaswolk met een massa die duizenden malen groter is dan die van de Zon, gewelddadig uit elkaar trekt. Terwijl het zwarte gat dat deed, slikte het fragmenten van de gaswolk in, waardoor schokgolven werden gestuurd naar zowel wat er overbleef van het gas als naar een bredere donutvormige torus van stof eromheen, waardoor ze helder elektromagnetische straling uitzonden.

Gebeurtenissen als deze zijn eerder gezien, maar ze zijn wel zeldzaam. Wat meer is, geen enkele die eerder is waargenomen, is op de schaal van AT2021lwx geweest.

Alhoewel AT2021lwx eigenlijk niet zo helder is als de gammastraaluitbarsting GRB 221009A die in 2022 door astonomen werd opgemerkt, duurde deze uitbarsting op een afstand van 2,4 miljard lichtjaar slechts tien uur na detectie. Ook al is dat vrij lang voor een GRB, het betekent dat AT2021lwx tijdens zijn hele levensduur veel meer energie heeft uitgezonden dan deze gammastraaluitbarsting op zichzelf.

Het meten van de kracht van een kosmische explosie

Na de eerste ontdekking ging het team van onderzoekers achter deze ontdekking door met het onderzoeken van AT2021lwx. Ze deden dat met behulp van verschillende telescopen, waaronder de Neil Gehrels Swift-telescoop in de ruimte, de New Technology-telescoop in Chili en de Gran Telescopio Canarias op La Palma, Spanje.

Na deze waarnemingen namen de onderzoekers het lichtspectrum op dat door de gebeurtenis werd uitgezonden en splitsten het in de samenstellende golflengtes, waarbij ze maten hoe het licht werd uitgezonden en geabsorbeerd rond de gebeurtenis. Hierdoor konden de onderzoekers de afstand tot de bron van AST2021lwx berekenen.

Als je eenmaal de afstand tot het object weet en hoe helder het voor ons lijkt dan kan je de helderheid van het object bij de bron berekenen. Toen de onderzoekers die berekeningen eenmaal hadden uitgevoerd realiseerden ze zich pas hoe extreem helder die is.

Het enige in het bekende heelal dat zo helder als AT2021lwx is, zijn superzware zwarte gaten. Wanneer deze zwarte gaten zich voeden met stellaire gassen die er met hoge snelheid in vallen, kunnen ze ongelooflijk heldere emissies afgeven die bekend staan als quasars.

Bij een quasar zien astronomen de helderheid in de loop van de tijd op en neer flikkeren. Maar terugkijkend op meer dan een decennium was er geen waarneming van AT2021lwx, en dan verschijnt het plotseling met de helderheid van de helderste dingen in het heelal, hetgeen ongekend is.

Hoewel er andere mogelijke verklaringen zijn voor de explosieve gebeurtenis, geven de astronomen momenteel de voorkeur aan de verklaring die uitgaat van een extreem grote gaswolk van voornamelijk gasvormige waterstof of stof die uit zijn baan rond een zwart gat werd geslagen en erin werd gezogen. Dit zal pas definitief worden vastgesteld wanneer het team meer gegevens over AT2021lwx heeft verzameld.

Het team zal de explosie nu in verschillende golflengtes van bekijken, waaronder röntgenstralen. Als dit wordt gedaan dan kan de temperatuur van de gebeurtenis worden achterhaald en door welke processen de gebeurtenis wordt aangedreven. Ook zullen de onderzoekers computersimulaties uitvoeren om te ontdekken of hun model van een gigantische gaswolk verstoord door een zwart gat AT2021lwx zou kunnen verklaren.

Met nieuwe sterrenwachten zoals het Vera Rubin Obervatory’s Legacy Survey of Space and Time, die de komende jaren online komen, hopen astronomen meer van dit soort gebeurtenissen te ontdekken en er meer over te leren. Het zou kunnen zijn dat deze gebeurtenissen, hoewel uiterst zeldzaam, zo energetisch zijn dat ze sleutelprocessen zijn voor hoe de centra van sterrenstelsels in de loop van de tijd veranderen.

Het onderzoek van het team is gepubliceerd in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Eerste publicatie: 16 mei 2023
Bron: space.com & anderen