Het is het eerste harde bewijs van een zeldzaam kosmisch fenomeen
Stralen van energie exploderen van een ster die zijn dode metgezel heeft gekannibaliseerd in de illustratie van deze kunstenaar.
Voor het eerst hebben astronomen solide bewijs gevonden van een zeldzaam dubbel kosmisch kannibalisme: een ster die een compact object zoals een zwart gat of een neutronenster inslikt. Op zijn beurt slokte dat object de kern van de ster op, waardoor deze explodeerde en alleen een zwart gat achterliet.
De eerste hints van de gruwelijke gebeurtenis, beschreven in de 3 september Wetenschap, kwam uit de Very Large Array (VLA), een radiotelescoop bestaande uit 27 enorme schotels in de Nieuw-Mexicaanse woestijn bij Socorro. Tijdens de scans van de nachtelijke hemel door het observatorium in 2017 verscheen een uitbarsting van radio-energie zo helder als de helderste exploderende ster – of supernova – zoals gezien vanaf de aarde in een dwergstervormend sterrenstelsel op ongeveer 500 miljoen lichtjaar afstand.
“We dachten: ‘Wauw, dit is interessant'”, zegt Dillon Dong, een astronoom bij Caltech.
Hij en zijn collega’s maakten vervolgobservaties van de melkweg met behulp van de VLA en een van de telescopen van het WM Keck Observatory in Hawaï, die in hetzelfde optische licht als onze ogen ziet. De Keck-telescoop ving een lichtgevende uitstroom van materiaal op dat in alle richtingen spuwde met 3,2 miljoen kilometer per uur vanaf een centrale locatie, wat suggereert dat daar in het verleden een energetische explosie had plaatsgevonden.
Het team vond toen een extreem heldere röntgenbron in archiefgegevens van de Monitor of All Sky X-ray Image (MAXI) telescoop, een Japans instrument dat op het internationale ruimtestation staat. Deze röntgenuitbarsting bevond zich op dezelfde plaats als de radio-uitbarsting, maar was al in 2014 waargenomen.
Door de gegevens samen te voegen, denken Dong en zijn collega’s dat dit is wat er is gebeurd: lang geleden werd een dubbelsterpaar geboren dat om elkaar heen draaide; één stierf in een spectaculaire supernova en werd ofwel een neutronenster of een zwart gat. Toen de zwaartekracht de twee objecten dichter bij elkaar bracht, ging de dode ster in feite de buitenste lagen van zijn grotere stellaire broer of zus binnen.
Het compacte object draaide gedurende honderden jaren in de nog levende ster, en baande zich uiteindelijk een weg naar beneden en at de kern van zijn partner op. Gedurende deze tijd stootte de grotere ster enorme hoeveelheden gas en stof af en vormde een schil van materiaal rond het duo.
In het centrum van de levende ster lanceerden zwaartekrachten en complexe magnetische interacties van het kauwen van de dode ster enorme energiestralen – opgepikt als een röntgenflits in 2014 – en veroorzaakten ze dat de grotere ster explodeerde. Puin van de ontploffing sloeg met kolossale snelheid in de omringende schil van materiaal, waardoor het optische en radiolicht werd gegenereerd.
Hoewel theoretici zich eerder een dergelijk scenario hebben voorgesteld, een door fusie veroorzaakte supernova voor instorting van de kern, lijkt dit de eerste directe waarneming van dit fenomeen te zijn, zegt Dong.
“Ze hebben behoorlijk goed speurwerk gedaan met behulp van deze waarnemingen”, zegt Adam Burrows, een astrofysicus aan de Princeton University die niet betrokken was bij de nieuwe studie. Hij zegt dat de bevindingen zouden moeten helpen om de timing van een proces genaamd gemeenschappelijke envelop evolutie, waarin de ene ster wordt ondergedompeld in een andere. Dergelijke stadia in het leven van sterren zijn relatief kortstondig in kosmische tijd en moeilijk te observeren en te simuleren. Meestal sterft de verzwelgende partner voordat zijn kern is verbruikt, wat ertoe leidt dat twee compacte objecten zoals witte dwergen, neutronensterren of zwarte gaten om elkaar heen draaien.
De laatste stadia van deze systemen zijn precies wat observatoria zoals de Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, of LIGO, detecteren bij het vastleggen van de rimpelingen in de ruimtetijd, zegt Dong (SN: 8/4/21). Nu astronomen weten dat ze naar deze meerdere bewijslijnen moeten zoeken, verwacht hij dat ze meer voorbeelden van dit vreemde fenomeen zullen vinden.
