Als sterrenstelsels botsen, is het resultaat ronduit spectaculair. Hoewel dit type evenement maar eens in de paar miljard jaar plaatsvindt (en miljoenen jaren in beslag neemt), is het vanuit kosmologisch perspectief eigenlijk vrij gewoon. En interessant genoeg is een van de meest indrukwekkende gevolgen - sterren die uit elkaar worden gescheurd door superzware zwarte gaten (SMBH's) - ook heel gewoon.
Dit proces staat in de wetenschappelijke gemeenschap bekend als stellair kannibalisme of Tidal Disruption Events (TDE's). Astronomen waren tot voor kort van mening dat dit soort gebeurtenissen zeer zeldzaam waren. Maar volgens een baanbrekende studie uitgevoerd door vooraanstaande wetenschappers van de University of Sheffield, is het eigenlijk 100 keer waarschijnlijker dan astronomen eerder dachten.
TDE's werden voor het eerst voorgesteld in 1975 als een onvermijdelijk gevolg van de aanwezigheid van zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels. Wanneer een ster dichtbij genoeg passeert om onderhevig te zijn aan de getijdekrachten van een SMBH, ondergaat hij wat bekend staat als 'spaghetificatie', waarbij materiaal langzaam wordt weggetrokken en rond het zwarte gat touwachtige vormen vormt. Het proces veroorzaakt dramatische opflakkeringen die miljarden keren helderder kunnen zijn dan alle sterren in de melkweg samen.
Omdat de zwaartekracht van zwarte gaten zo sterk is dat zelfs licht hun oppervlak niet kan ontsnappen (waardoor ze onzichtbaar worden voor conventionele instrumenten), kunnen TDE's worden gebruikt om SMBH's in het centrum van sterrenstelsels te lokaliseren en te bestuderen hoe ze materie vastleggen. Eerder vertrouwden astronomen op grootschalige onderzoeken om de snelheid waarmee TDE's plaatsvinden vast te stellen, en concludeerden dat ze zich eens in de 10.000 tot 100.000 jaar per melkwegstelsel voordoen.
Met behulp van de William Herschel-telescoop op de Roque de los Muchachos-sterrenwacht op het eiland La Palma heeft het team van wetenschappers - afkomstig uit het Sheffield's Department of Physics and Astronomy - een onderzoek uitgevoerd naar 15 ultra-lichtgevende infraroodstelsels die galactisch werden ondergaan botsingen. Bij het vergelijken van informatie over één melkwegstelsel die tweemaal was waargenomen gedurende een periode van tien jaar, merkten ze dat er een TDE aan de gang was.
Hun bevindingen werden gedetailleerd beschreven in een studie met de titel "Een gebeurtenis met een getijdeverstoring in het nabijgelegen ultra-lichtgevende infraroodstelsel F01004-2237", die onlangs in het tijdschrift verscheen Natuur: astronomie. Zoals Dr. James Mullaney, docent astronomie in Sheffield en co-auteur van de studie, zei in een universitair persbericht:
“Elk van deze 15 sterrenstelsels ondergaat een‘ kosmische botsing ’met een naburig sterrenstelsel. Onze verrassende bevindingen tonen aan dat het aantal TDE's dramatisch toeneemt wanneer sterrenstelsels botsen. Dit is waarschijnlijk te wijten aan het feit dat de botsingen ertoe leiden dat grote aantallen sterren worden gevormd dichtbij de centrale superzware zwarte gaten in de twee sterrenstelsels terwijl ze samenvloeien. '
Het Sheffield-team heeft deze 15 botsende sterrenstelsels in 2005 voor het eerst waargenomen tijdens een eerdere enquête. Toen ze ze in 2015 echter opnieuw observeerden, merkten ze dat een van de sterrenstelsels in de steekproef - F01004-2237 - enkele veranderingen leek te hebben ondergaan. Het team raadpleegde de gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop en de Catalina Sky Survey, die de helderheid van astronomische objecten (met name NEO's) in de tijd bewaakt.
Wat ze ontdekten was dat de helderheid van F01004-2237 - die ongeveer 1,7 miljard lichtjaar van de aarde verwijderd is - dramatisch was veranderd. Gewoonlijk zouden dergelijke opflakkeringen worden toegeschreven aan een supernova of materie die wordt geaccreteerd op een SMBH in het midden (ook bekend als een actieve galactische kern). De aard van deze opflakkering (die ongebruikelijk sterke en brede heliumemissielijnen vertoonde in het post-flare-spectrum) was echter meer consistent met een TDE.
Het optreden van een dergelijke gebeurtenis was gedetecteerd tijdens herhaalde spectroscopische waarnemingen van een steekproef van 15 sterrenstelsels over een periode van slechts 10 jaar, suggereerde dat de snelheid waarmee TDE's plaatsvinden veel hoger was dan eerder werd gedacht - en met een factor 100 niet minder . Zoals Clive Tadhunter, hoogleraar astrofysica aan de Universiteit van Sheffield en hoofdauteur van de studie, zei:
“Op basis van onze resultaten voor F01004-2237 verwachten we dat TDE-gebeurtenissen in ons eigen Melkwegstelsel algemeen zullen worden wanneer het uiteindelijk in ongeveer 5 miljard jaar opgaat in het naburige Andromeda-sterrenstelsel. Kijkend naar het centrum van de Melkweg ten tijde van de fusie, zouden we ongeveer elke 10 tot 100 jaar een uitbarsting zien. De fakkels zouden met het blote oog zichtbaar zijn en veel helderder lijken dan elke andere ster of planeet aan de nachtelijke hemel. '
Ondertussen kunnen we verwachten dat TDE's waarschijnlijk worden opgemerkt in andere sterrenstelsels binnen ons eigen leven. De laatste keer dat een dergelijke gebeurtenis rechtstreeks werd waargenomen, was in 2015, toen de All-Sky Automated Survey for Supernovae (ook bekend als ASAS-SN of Assassin) een superlimunous gebeurtenis ontdekte op vier miljard lichtjaar afstand - waarvan vervolgonderzoeken onthulden een ster wordt ingeslikt door een draaiende SMBH.
Uiteraard werd dit nieuws met een behoorlijke opwinding ontvangen door de astronomische gemeenschap, omdat het zo'n zeldzame gebeurtenis was. Maar als de resultaten van deze studie een indicatie zijn, zouden astronomen moeten opmerken dat er in de niet al te verre toekomst nog veel meer sterren langzaam uit elkaar worden gereten.
Met verbeteringen in instrumentatie en instrumenten van de volgende generatie zoals de James Webb-telescoop die de komende jaren worden ingezet, kunnen deze zeldzame en uiterst pittoreske gebeurtenissen een meer gebruikelijke ervaring blijken te zijn.
